Vědci z City of Hope a Keio University zjistili, že specifické mikroby ve střevech dokážou přepnout část bílé tukové tkáně do režimu aktivního spalování energie – ale jen za přítomnosti velmi nízkoproteinové diety.
Obezita a nadváha jsou v Česku stále palčivějším problémem. Podle odborníků zvyšují riziko cukrovky druhého typu, srdečních onemocnění i řady nádorových chorob. Každý nový nástroj, který umožní lépe řídit metabolismus, může mít zásadní dopad na veřejné zdraví.
Experiment provedený týmem z City of Hope a Keio University ukázal, že klíčový význam má dvojice faktorů: složení střevního mikrobiomu a množství bílkovin v dietě. U myší krmených dietou s velmi nízkým obsahem bílkovin začala část tukových buněk v oblasti třísel produkovat proteiny typické pro vystavení chladu, tedy pro takzvané „zhnědnutí“ tuku. Tento efekt zcela zmizel, když badatelé zopakovali dietu u myší vychovaných v sterilních podmínkách bez střevních bakterií. To je silný signál: samotná dieta nestačí. Organismus potřebuje správné mikroby, které „přeloží“ nedostatek bílkovin na signály pro zbytek těla.
Střevní bakterie nejsou pasivním pasažérem – spolurozhodují o tom, zda energie nashromážděná v tuku bude uskladněna, nebo spálena. Vědci vysledovali cestu těchto signálů. Část z nich modifikovala žlučové kyseliny, které kromě účasti na trávení plní také informační funkci. Změněné žlučové kyseliny posouvaly nezralé tukové buňky směrem k „béžové“ formě, tedy takové, která dokáže spalovat energii.
Jak střeva komunikují s tukovou tkání
Druhá vlna signálů vynucovala reakci v játrech. Tento orgán začal vylučovat více hormonu FGF21 – známého regulátoru metabolismu v obdobích energetického stresu, například hladu nebo podchlazení. Díky tomu se měnilo chování tukových buněk v celém těle.
Badatelé z City of Hope sledovali také reakci jater na signály ze střev. Nedostatek bílkovin nekončil ve střevech. Bakterie začaly produkovat více amoniaku, který se žilou vrátnicovou dostal přímo do jater. Tento signál vedl jaterní buňky ke zvýšení produkce FGF21, nezávisle na změnách ve žlučových kyselinách.
Když vědci geneticky „umlčeli“ v bakteriích enzym odpovědný za tvorbu amoniaku, játra reagovala slaběji a přeměna tuku v béžovou, aktivní formu prakticky vymizela. Co je důležité, podobně se chovaly miniaturní lidské játra pěstované v laboratoři, takzvané organoidy. To znamená, že taková komunikační cesta může mít význam nejen u hlodavců, ale i u lidí.
Které konkrétní bakterie spouštějí spalování
Tým testoval různé sady střevních bakterií, včetně těch pocházejících od lidí. Nakonec vytipovali čtyři konkrétní kmeny vyizolované od zdravých dobrovolníků, které dohromady vyvolávaly nejsilnější odpověď „zhnědnutí“ tuku u myší. Ve skupině dvaceti pěti dospělých osob mělo přibližně čtyřicet procent aktivní béžový tuk – tedy tukovou tkáň schopnou výrazného spalování kalorií.
Přesadba mikrobioty od „nejlepších“ dárců myším způsobovala výrazné spuštění spalování tuku. Bakterie od osob s méně aktivním béžovým tukem takové efekty nedávaly. Odstranění byť jen jednoho ze čtyř vytipovaných kmenů narušilo celý efekt, což naznačuje působení malého, specializovaného „týmu“ mikrobů.
Je to důležitý signál pro vývoj budoucích terapií. Nejde o náhodná probiotika „na imunitu“, ale o precizně sestavenou kombinaci bakterií se zcela určenými metabolickými funkcemi. Vědci zdůrazňují, že složení střevního mikrobiomu má reálný vliv na to, jak organismus hospodaří s energií.
- menší nárůst váhy při stejném množství kalorií
- nižší obsah tuku v těle
- lepší hospodaření s glukózou
- zlepšení lipidového profilu a kondice jater
- udržení svalové hmoty
- zvýšená produkce hormonu FGF21
- aktivace béžových tukových buněk
- hustší síť sympatických nervů v tukové tkáni
Jak rychle se tuková tkáň dokáže přeměnit
U myší se nové béžové tukové buňky objevovaly už po přibližně dvou týdnech od zavedení diety a následně postupně narůstaly v dalších týdnech. Pod vlivem nízkého přívodu bílkovin tuková tkáň aktivovala geny spojené s tvorbou tepla, známé z reakce na chlad.
Po návratu zvířat k běžné dietě značná část „spalujícího“ charakteru tuku zanikala. To ukazuje, že změna je reverzibilní a závislá na podmínkách. Reagovaly také různě jednotlivé části těla – záleželo na věku, pohlaví a lokalizaci tukové tkáně. Tuková tkáň není jednou provždy „nastavená“ – i v dospělém životě může měnit funkci pod vlivem signálů ze střev a jater.
Badatelé objevili, že signály ze žlučových kyselin a z jater se znovu setkávají v tukové tkáni. Tam společně stimulují rozrůstání husté sítě sympatických nervů, které odpovídají za spalování kalorií. Když chyběl jeden z těchto signálů, nervová síť byla řidší a efekt „zhnědnutí“ tuku výrazně slábl.
Podání léku přímo aktivujícího tuto nervovou dráhu obnovilo ztracený efekt, i bez plné účasti bakterií. To naznačuje, že mikroby nenahrazují nervy, ale zvyšují „sílu“ jejich působení. Takové uspořádání dává vědcům několik potenciálních úchytových bodů pro nová léčiva: od receptorů pro žlučové kyseliny přes hormon FGF21 až po samotné sympatické nervy v tuku.
Co z výzkumu vyplývá pro běžného člověka
Tato práce ještě nedává hotový recept na bezúsilné hubnutí. Ukazuje však několik praktických závěrů. Za prvé, složení mikrobiomu má reálný vliv na to, jak organismus hospodaří s energií. To je další argument, proč pečovat o střeva: vyhýbat se nadbytku antibiotik, jíst více potravin bohatých na vlákninu, střídat rozmanitou stravu.
Za druhé roste význam personalizace. Dva lidé na stejné dietě mohou reagovat úplně jinak, pokud se liší sadou střevních bakterií. V budoucnu může lékař nařídit analýzu mikrobiomu nejen ze zvědavosti, ale proto, aby přizpůsobil metabolickou terapii nebo konkrétní probiotikum profilu pacienta.
Myši na dietě s velmi nízkým obsahem bílkovin, podpořené odpovídajícími bakteriemi, přibíraly méně na váze, měly méně tukové tkáně a lépe si poradily s glukózou než zvířata z kontrolní skupiny. Po přidání čtyř klíčových kmenů bakterií se výsledky ještě zlepšovaly: klesal cholesterol, triglyceridy a ukazatele poškození jater.
Léky místo extrémní diety jako řešení do budoucna
Výzkumný tým neradí, abyste drastické omezení bílkovin považovali za jednoduchou metodu hubnutí. Místo toho ukazuje cestu k vývoji léků, které napodobují signály vysílané střevními bakteriemi během takové diety. Studovaná dieta poskytovala pouhých sedm procent kalorií z bílkovin, tedy zhruba o šedesát procent méně než v kontrolní skupině. Takovou úroveň lze těžko považovat za bezpečný, univerzální způsob výživy pro člověka.
Dosavadní pokusy zlepšit metabolismus pomocí běžných probiotik většinou zklamaly. Tableta s „dobrými bakteriemi“ zřídka dává spektakulární efekty v kontrole tělesné hmotnosti nebo cukrovky druhého typu. Přidává se k tomu obrovská rozmanitost: lidé se liší stylem stravování, užívanými léky, geny i celým ekosystémem mikrobů ve střevech.
Jde o celou řadu potenciálních cílů: receptory pro modifikované žlučové kyseliny, dráhu FGF21 v játrech, receptory v nezralých tukových buňkách nebo faktory ovlivňující rozrůstání sympatických nervů v tukové tkáni. Je to řetěz propojení: střeva – mikroby – játra – tuk – nervový systém. Vědci z Keio University a City of Hope třídí složitý problém „diety na metabolismus“ do konkrétního souboru biologických drah, které se dají testovat v dalších, už typicky medicínských projektech.
Samotný koncept „béžového“ tuku také zaslouží krátké vysvětlení. Kromě klasického bílého tuku ukládajícího energii a hnědého, který ji spaluje, existuje přechodná forma – právě béžová. Jsou to běžné tukové buňky, které za příznivých podmínek lze přepnout do režimu spalování kalorií. Studie naznačuje, že střevní bakterie jsou jedním z přepínačů, a ne jediným aktérem v této skládačce.
