Ново проучване върху животни демонстрира един от начините, по които захарта може да допринесе за метаболитни заболявания като диабет, причинявайки смущения в микробиома на червата. Новите открития показват точно как някои чревни бактерии могат да предпазят от вредните ефекти на диета с високо съдържание на мазнини и как захарта може да наруши тези защитни механизми.

Със сигурност не е новина, че диетата с високо съдържание на мазнини и захар може да доведе до различни здравословни проблеми. Но тъй като учените научават все повече за начините, по които милиардите бактерии в червата ни могат да повлияят на общото ни здравословно състояние, получаваме и редица уникални познания за това как точно лошият избор на храна причинява определени здравословни проблеми.

В това ново проучване изследователите първо се съсредоточават върху това, какво прави диетата с високо съдържание на мазнини и захар с микробиома на мишки, като обръщат внимание на определен вид имунни клетки. Наречени Th17, тези имунни клетки са специализирана подгрупа на Т-клетките, които помагат за защитата на червата от определени патогенни бактерии. Ниските нива на клетките Th17 са свързани с метаболитни заболявания и възпалителни състояния.

"Тези имунни клетки произвеждат молекули, които забавят усвояването на "лошите" липиди от червата и намаляват чревното възпаление", обяснява Ивайло Иванов, водещ изследовател по проекта. "С други думи, те поддържат червата здрави и предпазват организма от усвояване на патогенни липиди."

И така, какво се случва с клетките Th17 в червата на мишките, когато са хранени с диети с високо съдържание на мазнини и захар?

След четири седмици на диета, животните показват характеристики на метаболитен синдром, като наддаване на тегло, инсулинова резистентност и непоносимост към глюкоза. И техните микробиоми се променят драстично, като количеството на сегментирани нишковидни бактерии - често срещани в чревната микробиота на гризачи, риби и пилета, рязко спадна, а други бактерии се увеличиха в изобилие.

Промените в микробиома променят Th17 клетките

Изследователите откриват, че намаляването на нивата на Th17 се дължи на предизвикани от диетата промени в чревния микробиом. Бактериите, за които е известно, че стимулират Th17, са заменени с други видове чревни бактерии. И по-специално захарта изглежда е увеличила популациите на вредните чревни бактерии, които в крайна сметка са понижили нивата на Th17.

Интересното е, че докато животните поддържат високи нива на чревни бактерии, за които е известно, че индуцират Th17, мазната диета не води до отрицателни метаболитни ефекти, отбелязва Иванов.

Захар срещу мазнини

Какъв компонент от диетата с високо съдържание на мазнини и захар довежда до тези промени? Екипът на Иванов установи, че винатата е в захарта.

„Захарта елиминира нишковидните бактерии и в резултат на това защитните Th17 клетки изчезват“, обяснява Иванов. „Когато хранехме мишки с храна без захар и с високо съдържание на мазнини, те задържаха чревните Th17 клетки и бяха напълно защитени от развитие на затлъстяване и преддиабет, въпреки че приемаха същия брой калории.“

Въпреки това, всички метаболитни ползи за здравето, получени чрез премахване на захарта от диетата на мишка, са очевидни само в присъствието на Th17-индуциращи чревни бактерии. Без този специфичен микробен състав животните на коригираните диети с високо съдържание на мазнини и ниско съдържание на захар все пак наддават на тегло и развиват метаболитен синдром.

„Това предполага, че някои популярни диетични интервенции, като минимизиране на захарите, може да работят само при хора, които имат определени бактериални популации в своята микробиота“, добавя Иванов.

Според Иванов, някои хора могат да се възползват от пробиотици, които помагат за повишаване на нивата на Th17-индуциращи чревни бактерии. Но тъй като микробиомите на мишката са различни от тези на хората, не е ясно какви точно видове бактерии биха били оптимални и дори с това знание целевият пробиотик би бил полезен само в сценарии, при които клиницистите могат да бъдат сигурни, че човек ще има нужда от тези конкретни микроби.

Може би най-очевидният извод от констатациите е, че един от начините, по които захарта може да доведе до метаболитни проблеми, е чрез промяна на нивата на Th17 в червата.

Иванов предполага, че в бъдеще Th17 клетките може да бъдат директна терапевтична цел, вместо да се опитва да модулират бактериалните посредници.

„Нашето проучване подчертава, че сложното взаимодействие между диетата, микробиотата и имунната система играе ключова роля в развитието на затлъстяване, метаболитен синдром, диабет тип 2 и други състояния“, обяснява Иванов. „Това предполага, че за оптимално здраве е важно не само да промените диетата си, но и да подобрите своя микробиом или чревна имунна система, например чрез увеличаване на бактериите, предизвикващи Th17 клетки.“

Д-р Ивайло (Иво) Иванов е асистент в катедрата по микробиология и имунология на Колумбийския университет. Д-р Иванов защитава докторска степен върху диверсификацията на B клетките от Университета на Алабама в Бирмингам. Той провежда постдокторантското си обучение в лабораторията на Дан Литман в Нюйоркския университет, като работи върху имуномодулиращите ефекти на чревната микробиота. Д-р Иванов е носител на наградата на NIH Pathway to Independence, наградата за млад изследовател на Американската фондация за болестта на Крон и колит (CCF), наградата за старши изследователи на CCF и наградата Schaefer на Колумбийския университет за високи постижения в медицинските изследвания. Д-р Иванов също е стипендиант на Pew в областта на биомедицинските науки, спонсориран от благотворителния тръст Pew и носител на наградата на Pew Innovator Fund.

Microbiota imbalance induced by dietary sugar disrupts immune-mediated protection from metabolic syndrome - Yoshinaga Kawano, Madeline Edwards, Yiming Huang, Daniel Mucida, Kenya Honda, Ivaylo I. Ivanov et all. - Cell Published:August 29, 2022 DOI:https://doi.org/10.1016/j.cell.2022.08.005