כיצד חיידקים והורמונים במעיים מעצבים את השן המתוקה שלך

חוקרים מגלים מסלול מונע על ידי מיקרובי מעי הכולל פנטותנט ו-GLP-1 שיכול לחולל מהפכה בניהול צריכת סוכר ואסטרטגיות בריאות מטבוליות.

מחקר: קולטן חומצות שומן חופשיות 4 מווסת העדפת סוכר תזונתית באמצעות מיקרוביוטה של ​​המעיים. קרדיט תמונה: ya_create / Shutterstock

במחקר שפורסם לאחרונה בכתב העת מיקרוביולוגיה של הטבעחוקרים בסין חקרו את תפקידו של קולטן חומצות השומן החופשיות 4 (Ffar4) בוויסות העדפת הסוכר בתזונה. המחקר חשף קשר בין ביטוי Ffar4 במעי, מיקרוביוטה במעיים והתנהגות צריכת סוכר. הממצאים הציעו גם אסטרטגיות פוטנציאליות לניהול צריכת סוכר והפרעות מטבוליות קשורות על ידי חקירת מטבוליטים שמקורם במעיים.

רֶקַע

נמצא כי צריכה מופרזת של סוכר תורמת באופן משמעותי לאתגרי בריאות עולמיים, לרבות השמנת יתר וסוכרת מסוג 2. מחקרים מצביעים על כך שהעדפה למזונות עשירים בסוכר נובעת מאינטראקציות מורכבות בין תפיסת טעם לאיתות פיזיולוגי. ידוע כי המיקרוביוטה של ​​המעי משפיעה גם על חילוף החומרים של המארח ועל התנהגויות תזונתיות באמצעות ייצור מטבוליטים, מה שמעיד על כך שציר המעי-מוח והאות ההורמונלי של כבד למוח הם מסלולים קריטיים בוויסות העדפות תזונתיות.

מחקרים מראים ששינויים בהרכב החיידקים במעיים קשורים לשינויים בספיגת חומרים מזינים ובצריכת מזון. קולטני חומצות שומן חופשיות, במיוחד Ffar4, מעורבים בוויסות העדפות תזונתיות בשל תפקידם בתגובה לשומנים בתזונה. עם זאת, המנגנונים המקשרים את Ffar4 להעדפת סוכר נותרו לא מובנים. זיהוי מנגנונים אלו חיוני לפיתוח התערבויות לטיפול בצריכת יתר של סוכר והפרעות מטבוליות נלוות.

על המחקר

המחקר הנוכחי חקר את הקשר בין Ffar4 של המעי, מיקרוביום המעי והעדפה לסוכר תזונתי באמצעות סדרה של גישות משולבות במודלים של בני אדם ועכברים. החוקרים ניתחו לראשונה ביטוי Ffar4 מעי ומערכתי בחולי סוכרת ומודלים מרובים של עכברים סוכרתיים כדי לקבוע מתאם בין רמות Ffar4 והעדפת סוכר. שלושה מודלים של עכברים סוכרתיים שונים, כולל אחד עם סוכרת אוטואימונית (NOD-/-), שימשו כדי להבטיח חוסן.

לאחר מכן הם יצרו עכברי נוקאאוט מערכתיים ודגמי נוקאאוט ספציפיים לרקמות, כולל נוקאאוטים ספציפיים לתאי אפיתל במעי, כדי לקבוע את התפקיד התפקודי של Ffar4. לעומת זאת, נוצרו גם מודלים של ביטוי יתר באמצעות גישות טרנסגניות ספציפיות למעיים.

בנוסף, מבחני התנהגות, כולל בדיקות בחירה של שני בקבוקים, נערכו כדי להעריך העדפות לסוכרים טבעיים כגון סוכרוז, גלוקוז, דקסטרין וממתיקים מלאכותיים, מה שמאפשר לחוקרים להבחין בין ויסות מטבולי וחושי של העדפת סוכר.

החוקרים השתמשו ברצף 16S ribosomal ribonucleic acid (rRNA) עבור ניתוח המיקרוביום של המעי כדי לזהות שינויים בהרכב החיידקים הקשורים לביטוי Ffar4 במעי. המחקר התמקד ב Bacteroides vulgatusחיידק מעי מפתח, והשתמש גם בהשתלת מיקרוביוטה צואתית (FMT) וגם בניסויים בדיור משותף כדי לאשר את תפקידו בוויסות העדפת סוכר.

פרופיל מטבולומי בעל תפוקה גבוהה בוצע כדי לזהות את המטבוליטים הדיפרנציאליים המיוצרים על ידי B. vulgatus. יתר על כן, פנטותנט, מטבוליט בקורלציה הדוק עם העדפת סוכר, נחקר עוד באמצעות ניסויי תוספי מזון. השפעותיו על הפרשת הורמון המעי, במיוחד פפטיד 1 דמוי גלוקגון (GLP-1), הוערכו גם הן in vivo ו-in vitro באמצעות קווי תאים אנטרואנדוקריניים.

לבסוף, המחקר העריך את ההשפעות במורד הזרם של GLP-1 על ייצור של גורם גדילה פיברובלסט כבד 21 (FGF21), מווסת מרכזי של Ffar4. מודלים רקומביננטיים של חלבון וגנים נוק-אאוט עבור FGF21 שימשו גם כדי לאמת את תפקידו בוויסות העדפת הסוכר.

ממצאים מרכזיים

החוקרים הבחינו כי ביטוי מופחת של Ffar4 בחולי סוכרת ומודלים של עכברים נמצא בקורלציה עם העדפה מוגברת לסוכר בתזונה. קשר זה אושר עוד יותר בעכברי נוקאאוט Ffar4 ספציפיים למערכתיים ולמעיים, שהציגו העדפת סוכר מוגברת. לעומת זאת, עכברים עם ביטוי יתר במעיים של Ffar4 הפגינו העדפת סוכר מופחתת, מה שאישר את תפקידו הרגולטורי של הקולטן.

יתר על כן, ניתוח המיקרוביום של המעי הראה שינויים משמעותיים בהרכב החיידקים הקשורים לביטוי Ffar4 במעי. בפרט, השפע של B. vulgatus היה מופחת בעכברים חסרי Ffar4 אך גדל באלה עם ביטוי יתר. ניסויי ה-FMT והדיור המשותף הוכיחו כי שחזור B. vulgatus בעכברי נוקאאוט הפחיתה העדפת סוכר.

פנטותנט, מזוהה באמצעות פרופיל מטבולומי כמטבוליט מפתח של B. vulgatusצמח כמתווך ברגולציה של העדפת סוכר. החוקרים מצאו כי תוספת פנטותנט הפחיתה את העדפת הסוכר ואת רמות הגלוקוז בדם בצום הן בעכברים עם נוק אאוט Ffar4 והן בעכברים סוכרתיים. מחקרים נוספים גילו כי פנטותנט מקדם את הפרשת GLP-1, הורמון המעי הידוע כמשפיע על התנהגות האכלה.

בנוסף, עלייה ברמות GLP-1 עוררה את ייצור הכבד של FGF21, הורמון קריטי להפחתת העדפת הסוכר ולשיפור ויסות הגלוקוז. מתן GLP-1 גם הפחית את העדפת הסוכר בעכברים חסרי Ffar4, בעוד שעכברי נוקאאוט FGF21 הפגינו אובדן אפנון העדפת סוכר. יתר על כן, FGF21 רקומביננטי הפך את ההשפעות של מחיקת Ffar4 על העדפת סוכר.

ממצאים אלה קבעו מסלול מכניסטי הכולל את Ffar4, B. vulgatuspantothenate, GLP-1 ו-FGF21, המווסתים יחד את העדפת הסוכר התזונתית. מסלול זה גם מדגיש את יחסי הגומלין בין מיקרוביוטה במעיים ומטבוליזם המארח, ומציע מטרות טיפוליות פוטנציאליות לניהול צריכת סוכר והפרעות מטבוליות נלוות.

מסקנות

בסך הכל, המחקר הוכיח כי ביטוי Ffar4 במעי מווסת העדפת סוכר תזונתית על ידי אפנון מיקרוביוטה ומטבוליטים של המעיים. המטבוליט pantothenate שמקורו בחיידק המעי B. vulgatus נמצא כמתווך מרכזי של התהליך, המשפיע על הפרשת GLP-1 ו-FGF21 להפחתת צריכת הסוכר.

ממצאים אלה סיפקו תובנות חדשות לגבי הבקרה המטבולית של התנהגות תזונתית והציעו יעדים טיפוליים פוטנציאליים לניהול הפרעות מטבוליות הקשורות לסוכר.