Odkryli cząsteczki wytwarzane przez mikrobiotę. Wpływają na otyłość i cukrzycę

Naukowcy z Uniwersytetu Harvarda w Stanach Zjednoczonych we współpracy z São Paulo Research Foundation odkryli nieznany wcześniej mechanizm z udziałem mikrobioty jelitowej, który można wykorzystać do walki z otyłością i cukrzycą. Zidentyfikowali oni cząsteczki (a dokładniej metabolity) wytwarzane przez bakterie jelitowe, które przechodzą do wątroby, a następnie są transportowane do całego ciała i zaczynają po nim krążyć. Cząstki te mają szczególne znaczenie, bowiem wpływają na to, w jaki sposób organizm zużywa energię. Daje to pewien nowy potencjał w leczeniu bądź nawet zapobieganiu schorzeń metabolicznych takich jak otyłość i cukrzyca.

Już wcześniej naukowcy zauważyli, że bakterie jelitowe stanowią coś w rodzaju pośrednika między czynnikami genetycznymi i środowiskowymi a zaburzeniami metabolicznymi, takimi jak cukrzyca typu 2, otyłość, insulinooporność czy nietolerancja glukozy. Pacjenci z tymi schorzeniami często posiadają inny skład mikrobioty jelitowej niż osoby zdrowe. Mimo to istnieją pewne luki w wiedzy medyków. Bakterii jelitowych jest ok. 300-1500 gatunków i nie wszystkie zostały dokładnie przebadane pod kątem wpływu lub współwystępowania z konkretnymi przypadłościami. Wspomniane nowe odkrycie nieco tę lukę zawęża.

Na czym polegało to badanie? Naukowcy pobrali krew myszy o różnym stopniu narażenia na otyłość i cukrzycę, po czym przeanalizowali krążące w niej metabolity. Krew pobrano z żyły wrotnej wątroby (HPV), która transportuje ją z jelita do wątroby. Zbadano także krew obwodową, która płynie z wątroby do serca, a dopiero po tym rozchodzi się na całe ciało.

W tym pierwszym fragmencie krwiobiegu badacze wykryli 111 metabolitów, a w drugim - 74. Okazało się, że u myszy genetycznie predysponowanych do otyłości i cukrzycy typu 2, u których stosowano dietę hiperlipidemiczną (skupioną na obniżeniu "złego" cholesterolu LDL i podwyższeniu dobrego - HDL), liczba tych metabolitów w HPV spadła ze 111 do 48. Zdaniem ekspertów jest to dowód na to, że czynniki środowiskowe, takie jak dieta, mogą znacząco przyczynić się do występowania tych cząsteczek w krwi, a przez to także wpłynąć na to, jak organizm pożytkuje energię.

Jeszcze inny rozkład metabolitów zaobserwowano u osobników naturalnie odpornych na zespół metaboliczny, co sugeruje, że na ich występowanie w krwi wpływają także czynniki genetyczne. "Pokazuje to, że zarówno środowisko, jak i genetyka gospodarza mogą wchodzić w skomplikowane interakcje z mikrobiomem jelitowym. W efekcie tych interakcji do wątroby, a następnie do krążenia obwodowego mogą być wysyłane różne kombinacje metabolitów" - wyjaśnia Vitor Rosetto Muñoz, główny autor badania.

Zostają jeszcze dwa pytania: skąd wiadomo, które bakterie produkują wspomniane cząsteczki oraz co medycyna może zrobić z tą wiedzą. Aby zidentyfikować te bakterie, naukowcy podawali gryzoniom antybiotyki zorientowane na konkretne mikroorganizmy. Analiza wykazała, że metabolicznie korzystne są bakterie D. newyorkensis, L. Johnsonii, L. bacterium 28-4 i E. caecimuris, natomiast szkodliwe - L. bacterium A4, B. uniformis, M. schaedleri, L. murinus, D. sp 5-2 i O. sp 1-3.

Jednym z wyników tych interwencji było zwiększenie poziomu metabolitów takich jak mezakonian (ang. mesaconate), zaangażowanych w szereg reakcji biochemicznych znanych jako cykl Krebsa (cykl kwasu cytrynowego), uważany za "serce metabolizmu". Gdy naukowcy poddali komórki wątroby (hepatocyty) działaniu mezakonianu i jego izomerów, poprawie uległa sygnalizacja insuliny. Wywołało to również reakcję genów odpowiedzialnych za lipogenezę oraz utlenianie kwasów tłuszczowych. Regulacja tych mechanizmów jest kluczowa dla zachowania zdrowia metabolicznego.

Co dalej? Aby ta wiedza znalazła zastosowanie terapeutyczne i pomagała w leczeniu otyłości i cukrzycy u ludzi - np. poprzez celowe interwencje dietetyczne - potrzebne są dalsze badania. Naukowcy zamierzają m.in. dokładniej przeanalizować poszczególne metabolity i ustalić, jak dokładnie są produkowane.

Źródło: V. R. Muñoz, F. Moreau, M. Soto, et al. Portal vein-enriched metabolites as intermediate regulators of the gut microbiome in insulin resistance. Cell Metabolism, 2025; 37 (10): 2048 DOI: 10.1016/j.cmet.2025.08.005