Τον δρόμο για νέες στρατηγικές στη θεραπεία της παχυσαρκίας και του διαβήτη τύπου 2 ανοίγει η ανακάλυψη του τρόπου με τον οποίο ορισμένα μόρια που παράγονται από τα βακτήρια του εντέρου μεταφέρονται στο ήπαρ και βοηθούν στον έλεγχο και τη διαχείριση της ενέργειας.

Ένα ερευνητικό πρόγραμμα που διεξάγεται στο Πανεπιστήμιο Χάρβαρντ των Ηνωμένων Πολιτειών έχει εντοπίσει μια σειρά μεταβολιτών που μεταφέρονται από το έντερο στο ήπαρ και στη συνέχεια στην καρδιά, η οποία τους διανέμει σε όλο το σώμα. Αυτές οι κυκλοφορούσες ενώσεις φαίνεται να επηρεάζουν τον τρόπο λειτουργίας των μεταβολικών οδών στο ήπαρ και την ευαισθησία του σώματος στην ινσουλίνη.

«Η ηπατική πυλαία φλέβα αποστραγγίζει μεγάλο μέρος του αίματος από το έντερο προς το ήπαρ. Επομένως, είναι το πρώτο μέρος που λαμβάνει προϊόντα από το μικροβίωμα του εντέρου. Στο ήπαρ, μπορούν να συζευχθούν, να μετασχηματιστούν ή να εξαλειφθούν και στη συνέχεια να εισέλθουν στην συστηματική κυκλοφορία», εξηγεί ο Vitor Rosetto Muñoz, πρώτος συγγραφέας της μελέτης και μεταδιδακτορικός ερευνητής στη Σχολή Φυσικής Αγωγής και Αθλητισμού Ribeirão Preto του Πανεπιστημίου του Σάο Πάολο (EEFERP-USP) στη Βραζιλία.

«Αναλύοντας το αίμα που εξέρχεται από το έντερο και το περιφερικό αίμα που κυκλοφορεί σε όλο το σώμα, μπορέσαμε να παρατηρήσουμε με μεγαλύτερη ακρίβεια τον εμπλουτισμό αυτών των μεταβολιτών που προέρχονται από το μικροβίωμα του εντέρου σε κάθε θέση και, κατά συνέπεια, πώς μπορούν να τροποποιήσουν τον ηπατικό μεταβολισμό και τη μεταβολική υγεία», προσθέτει ο Muñoz.

Μικροβίωμα και κίνδυνος μεταβολικών ασθενειών

Τα τελευταία χρόνια, οι επιστήμονες αναγνωρίζουν όλο και περισσότερο ότι το μικροβίωμα του εντέρου λειτουργεί ως βασικός σύνδεσμος μεταξύ της γενετικής, των περιβαλλοντικών παραγόντων και της ανάπτυξης μεταβολικών διαταραχών. Μελέτες έχουν δείξει ότι τα άτομα και τα ζώα με παχυσαρκία, διαβήτη τύπου 2, δυσανεξία στη γλυκόζη ή αντίσταση στην ινσουλίνη έχουν συχνά διαφορετική σύνθεση μικροβίων του εντέρου σε σύγκριση με εκείνα που δεν παρουσιάζουν αυτές τις παθήσεις.

Παρόλα αυτά, οι ερευνητές εξακολουθούν να δυσκολεύονται να προσδιορίσουν ποια συγκεκριμένα βακτήρια ή μικροβιακά προϊόντα προκαλούν αυτές τις διαφορές ή πώς αλληλεπιδρούν με τους εντερικούς ιστούς. Για να διερευνήσει αυτό το ζήτημα, η πρόσφατα δημοσιευμένη μελέτη εξέτασε μεταβολίτες στο αίμα ποντικών που διέφεραν ως προς την ευαισθησία τους στην παχυσαρκία και τον διαβήτη. Τα δείγματα ελήφθησαν από την ηπατική πυλαία φλέβα, η οποία μεταφέρει αίμα από το έντερο στο ήπαρ, και από το περιφερικό αίμα, το οποίο ταξιδεύει από το ήπαρ στην καρδιά πριν κυκλοφορήσει σε όλο το σώμα.

«Κανονικά, οι μελέτες τείνουν να εξετάζουν τους μεταβολίτες που υπάρχουν στα κόπρανα ή στο περιφερικό αίμα, αλλά δεν αντικατοπτρίζουν με ακρίβεια τι φτάνει πρώτα στον ιστό του ήπατος, ο οποίος είναι ένα σημαντικό μεταβολικό όργανο που συνδέεται με διάφορες ασθένειες», λέει ο ερευνητής.

Περιβαλλοντικές και γενετικές επιδράσεις στα προφίλ των μεταβολιτών

Σε υγιή ποντίκια, η ομάδα εντόπισε 111 μεταβολίτες εμπλουτισμένους στην ηπατική πυλαία φλέβα και 74 στο περιφερικό αίμα. Όταν ποντίκια με γενετική προδιάθεση για παχυσαρκία και διαβήτη τύπου 2 τράφηκαν με υπερλιπιδαιμική διατροφή (πλούσια σε λίπος), ο αριθμός των μεταβολιτών που εμπλουτίστηκαν στην ηπατική πυλαία φλέβα μειώθηκε από 111 σε 48. Αυτό το εύρημα δείχνει ότι περιβαλλοντικοί παράγοντες, όπως η διατροφή, μπορούν να επηρεάσουν σημαντικά την κατανομή αυτών των ενώσεων.

Τα μεταβολικά προφίλ σε αυτά τα ευαίσθητα ποντίκια διέφεραν επίσης από αυτά που παρατηρήθηκαν σε ένα στέλεχος ποντικιών που ήταν φυσικά ανθεκτικό στο μεταβολικό σύνδρομο. Αυτή η αντίθεση δείχνει ότι το γενετικό υπόβαθρο παίζει κεντρικό ρόλο στη διαμόρφωση των μεταβολιτών που εμφανίζονται στην ηπατική πυλαία φλέβα.

Παρέμβαση στο μικροβίωμα και αποτελέσματα

Για να προσδιορίσουν ποια βακτήρια και μικροβιακά υποπροϊόντα συμβάλλουν σε αυτά τα μοτίβα μεταβολιτών, οι ερευνητές θεράπευσαν ποντίκια ευαίσθητα στην παχυσαρκία και τον διαβήτη με ένα αντιβιοτικό σχεδιασμένο να στοχεύει συγκεκριμένους εντερικούς μικροοργανισμούς. Όπως ήταν αναμενόμενο, η θεραπεία αλλοίωσε το μικροβίωμα και άλλαξε την ισορροπία των μεταβολιτών τόσο στο περιφερικό αίμα όσο και στην ηπατική πυλαία φλέβα.

Ένα από τα αποτελέσματα ήταν η αύξηση συγκεκριμένων μεταβολιτών, μεταξύ των οποίων ένας ο ο οποίος συμμετέχει στον κύκλο του Krebs, μια θεμελιώδης οδό παραγωγής ενέργειας στα κύτταρα.

Χρησιμοποιώντας αυτή τη γνώση, οι επιστήμονες εξέθεσαν τα ηπατοκύτταρα (κύτταρα του ήπατος) στον συγκεκριμένο μεταβολίτη και διαπίστωσαν βελτίωση της σηματοδότησης της ινσουλίνης και ρύθμισαν τα γονίδια που εμπλέκονται στη συσσώρευση ηπατικού λίπους (λιπογένεση) και στην οξείδωση των λιπαρών οξέων, δύο διαδικασίες που είναι ζωτικής σημασίας για τη διατήρηση της μεταβολικής υγείας.

«Οι μεταβολίτες που βρέθηκαν στο αίμα αυτών των δύο περιοχών, επομένως, διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στη μεσολάβηση των επιδράσεων του μικροβιώματος στον μεταβολισμό του ήπατος και στην παθογένεση της ινσουλινοαντίστασης του διαβήτη τύπου 2, η οποία σχετίζεται με την κατανάλωση τροφής με υψηλή περιεκτικότητα σε λιπαρά», λέει ο Muñoz.

Επόμενα βήματα

Οι επιστήμονες στοχεύουν τώρα να χαρακτηρίσουν κάθε μεταβολίτη με μεγαλύτερη λεπτομέρεια και να προσδιορίσουν τον τρόπο παραγωγής τους. Αυτή η βαθύτερη κατανόηση των μικροβιακών επιδράσεων στον μεταβολισμό μπορεί τελικά να οδηγήσει στον προσδιορισμό μορίων που θα μπορούσαν να χρησιμεύσουν ως νέες θεραπευτικές επιλογές για μεταβολικές ασθένειες.