Υπάρχουν καλά και κακά βακτήρια και η έρευνα δείχνει ότι τα καλά βακτηρίδια που κατοικούν στα έντερα μας βοηθούν στη ρύθμιση του μεταβολισμού μας. Μια νέα μελέτη σε μύγες φρούτων, που δημοσιεύθηκε στο Cell Metabolism, αποκαλύπτει τώρα έναν εκπληκτικό τρόπο που συμβαίνει αυτό.
Η μελέτη, με επικεφαλής την Paula Watnick, MD, PhD, του τμήματος λοιμωδών νοσημάτων στο νοσοκομείο παιδιών της Βοστώνης, αποκαλύπτει ότι τα έμφυτα ανοσολογικά μονοπάτια, γνωστά ως πρώτη γραμμή άμυνας κατά μιας βακτηριακής λοίμωξης, έχουν και μια δευτερεύουσα δουλειά εξίσου σημαντική.
Στο έντερο, τα πεπτικά κύτταρα χρησιμοποιούν μια έμφυτη ανοσολογική οδό για να ανταποκριθούν στα επιβλαβή βακτήρια. Ωστόσο, άλλα εντερικά κύτταρα, τα εντεροειδή, χρησιμοποιούν το ίδιο μονοπάτι (γνωστό ως IMD) για να ανταποκριθούν στα καλά βακτήρια, μέσω ενός λεπτού συντονισμού του μεταβολισμού του σώματος σε διατροφικές και εντερικές καταστάσεις.
“Ορισμένες έμφυτες ανοσολογικές οδοί δεν είναι μόνο για την έμφυτη ανοσία”, είπε η Watnick. “Τα ενδογενή ανοσοποιητικά μονοπάτια ‘ακούν’ επίσης τα καλά βακτήρια και ανταποκρίνονται μεταβολικά”.
Μεταβολικό σύνδρομο, λιπαρό συκώτι και φρουτόμυγες
Η Watnick και οι συνάδελφοί της γνώριζαν από προηγούμενη έρευνά τους ότι τα βακτήρια που ζουν στο έντερο της μύγας σχηματίζουν ένα λιπαρό οξύ μικρής αλυσίδας, το οξικό οξύ, το οποίο είναι απαραίτητο για τον μεταβολισμό των λιπιδίων και την σηματοδότηση της ινσουλίνης.
Μύγες χωρίς βακτήρια στο έντερό τους (και ως εκ τούτου, χωρίς οξικό οξύ) συσσωρεύουν σταγονίδια λίπους στα πεπτικά τους κύτταρα. Το εργαστήριο του Norbert Perrimon, PhD, στην Ιατρική Σχολή του Χάρβαρντ είχε βρει παλαιότερα παρόμοια σωματίδια λίπους σε μύγες των οποίων τα εντεροενδοκρινικά κύτταρα δεν είχαν ταχυκινίνη, μια πρωτεΐνη τύπου ινσουλίνης σημαντική για την ανάπτυξη, τον μεταβολισμό των λιπιδίων και την σηματοδότηση της ινσουλίνης.
Όταν υπάρχει πρόβλημα στην επεξεργασία της γλυκόζης ή των λιπιδίων, τα λίπη συσσωρεύονται ως σταγονίδια μέσα σε κύτταρα τα οποία δεν έχουν σχεδιαστεί για την αποθήκευση του λίπους.
Η νέα μελέτη χρησιμοποίησε πάλι μύγες φρούτων, οι οποίες είναι εύκολο να αναπαραχθούν και να χειριστούν γενετικά. Οι μύγες αυτές έχουν κυτταρικούς τύπους στα έντερά τους που μοιάζουν πολύ με αυτούς των ανθρώπων. Όταν η Watnick και οι συνάδελφοί τους εξέτασαν μύγες με μεταλλάξεις που επηρέαζαν το έμφυτο ανοσοποιητικό μονοπάτι IMD, είδαν σταγονίδια λίπους στα κύτταρα των εντέρων τους.
Η Watnick πιστεύει ότι αυτά τα σταγονίδια λίπους, είτε προκαλούνται από απώλεια εντερικών βακτηρίων, είτε απώλεια ταχυκινίνης, είτε απώλεια της έμφυτης ανοσολογικής οδού. Το αποτέλεσμα είναι να εμφανιστεί λιπώδες ήπαρ. Η συσσώρευσή τους είναι ένα σημάδι ότι ο οργανισμός δεν μπορεί να μεταβολίσει σωστά τους υδατάνθρακες και τα λίπη. Στην ουσία, η Watnick πιστεύει ότι αυτές οι μύγες έχουν μεταβολικό σύνδρομο, το οποίο συνήθως συνδέεται με την παχυσαρκία και τον διαβήτη τύπου 1.
Ο ρόλος του ανοσοποιητικού συστήματος στο μεταβολισμό
Πώς σχετίζονται τα εντερικά βακτήρια, το έμφυτο ανοσοποιητικό σύστημα και ο μεταβολισμός; Μέσα από μια σειρά πειραμάτων, η ερευνητική ομάδα άρχισε να εξετάζει πώς τα βακτήρια ασκούν την μεταβολική τους επίδραση.
Έδειξαν ότι:
- Η έμφυτη ανοσολογική πορεία κάνει τα εντεροενδοκρινικά κύτταρα να παράγουν ταχυκινίνη.
- Αν απουσιάζουν είτε τα καλά βακτήρια, είτε το οξικό οξύ, δεν παράγεται ταχυκινίνη.
- Όταν σε μύγες χωρίς βακτήρια χορηγείται οξικό οξύ, η έμφυτη ανοσολογική οδός επανενεργοποιείται και ο μεταβολισμός τους ομαλοποιείται.
- Ένας συγκεκριμένος έμφυτος ανοσοποιητικός υποδοχέας σε εντεροενδοκρινικά κύτταρα, ο PGRP-LC, απαιτείται για να λάβει το σήμα του οξικού οξέος.
Γνωρίζουμε ότι τα βακτήρια ελέγχουν τον μεταβολισμό μας, αλλά κανείς δεν συνειδητοποίησε μέχρι τώρα ότι τα βακτήρια αλληλεπιδρούν με έμφυτα μονοπάτια ανοσολογικής σηματοδότησης στα εντεροενδοκρινικά κύτταρα, είπε η Watnick. “Ίσως αυτά τα μονοπάτια είναι πραγματικά ένα σύστημα που επιτρέπει στα κύτταρα να αναγνωρίζουν τα βακτήρια για διάφορους λόγους”.
Μια αλληλεπίδραση δύο επιπέδων
Η μελέτη έδειξε επίσης ότι η ενεργοποίηση της έμφυτης ανοσολογικής οδού στα εντεροενδοκρινικά κύτταρα είναι απαραίτητη για την φυσιολογική αύξηση και ανάπτυξη της μύγας.
Όταν η Watnick και οι συνάδελφοί του αδρανοποίησαν το ανοσολογικό μονοπάτι, οι μύγες έπεφταν σε ανάπτυξη. Η τροφοδότηση των μυγών με οξικό οξύ ή η άμεση επανενεργοποίηση της έμφυτης ανοσολογικής οδού έφερε την κανονική ανάπτυξη ξανά.
Αν και η Watnick θα ήθελε τώρα να επιβεβαιώσει αυτά τα ευρήματα σε ένα μοντέλο θηλαστικών, η μελέτη σκιαγραφεί περαιτέρω αυτό που φαίνεται να είναι μια διττή αλληλεπίδραση μεταξύ των μικροβίων μας και του μεταβολισμού μας.
Τα καλά βακτήρια “ζυμώνουν” τα θρεπτικά συστατικά της διατροφή μας και απελευθερώνουν λιπαρά οξέα βραχείας αλυσίδας τα οποία μας βοηθούν να βελτιστοποιήσουμε τη χρήση και την αποθήκευση των θρεπτικών ουσιών. Τα παθογόνα, τα κακά βακτήρια, κάνουν το αντίθετο. Καταναλώνουν λιπαρά οξέα, εμποδίζοντας τον υγιή μεταβολισμό μας. Μια ανισορροπία στο εντερικό μικροβίωμα έχει συνδεθεί με την παχυσαρκία και μερικές φορές συμβάλλει στον υποσιτισμό.
Και επειδή το οξικό οξύ παράγεται μέσω ζύμωσης, η Watnick και οι συνεργάτες του υποθέτουν ότι η κατανάλωση περισσότερων ζυμώσιμων υδατανθράκων (τροφές με φυτικές ίνες) μπορεί να ενισχύσει τα επίπεδα του οξικού οξέος και να προωθήσει τον καλό μεταβολισμό.
Πηγή: Layla Kamareddine, William P. Robins, Cristin D. Berkey, John J. Mekalanos, Paula I. Watnick. The Drosophila Immune Deficiency Pathway Modulates Enteroendocrine Function and Host Metabolism. Cell Metabolism, 2018.
