Vědci zjistili, že při velmi nízkoproteinové dietě a přítomnosti konkrétních mikroorganismů část tukové tkáně mění své chování. Ze zásobárny energie se stává aktivní „kamínky“, která přeměňují kalorie na teplo.
Experiment vedený týmem z City of Hope a Univerzity Keio ukázal, že klíčový význam má duet: složení střevního mikrobiomu a množství bílkovin v dietě. U myší krmených dietou s velmi nízkým obsahem bílkovin část tukových buněk v oblasti slabin začala produkovat proteiny typické pro vystavení chladu, tedy pro takzvané „hnědnutí“ tuku.
Tento efekt úplně zmizel, když badatelé zopakovali dietu u myší vychovaných ve sterilních podmínkách bez střevních bakterií. To je silná indicie: sama dieta nestačí. Organismus potřebuje správné mikroby, které „přeloží“ nedostatek bílkovin na signály pro zbytek těla.
Vědci sledovali dráhu 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. 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.
Které konkrétní kmeny bakterií ovlivňují spalování tuku
Tým testoval různé sady střevních bakterií, také pocházejících od lidí. Nakonec vytipovali čtyři konkrétní kmeny izolované od zdravých dobrovolníků, které v kompletu vyvolávaly nejsilnější odpověď „hnědnutí“ tuku u myší.
Ve skupině 25 dospělých osob mělo přibližně 40 procent aktivní béžový tuk – tedy tukovou tkáň schopnou výdatného spalování kalorií. Přenos mikrobioty od „nejlepších“ dárců na myši způsoboval výrazné spuštění spalování tuku. Bakterie od osob s méně aktivním béžovým tukem takové efekty nedávaly.
Odstranění byť jediného ze čtyř vytipovaných kmenů narušilo celý efekt, což naznačuje působení malého, specializovaného „týmu“ mikrobů. To je důležitý signál pro vývoj budoucích terapií. Nejde o náhodná probiotika „na imunitu“, ale o precizně vybranou kombinaci bakterií se striktně určenými metabolickými funkcemi.
Střevní bakterie nejsou pasivním pasažérem – spolurozhhodují o tom, zda energie nahromadená v tuku bude uložena, nebo spálena. Badatelé podtrhují, že zatím nelze jednoznačně konstatovat, jaká část těchto efektů vyplývá přímo z aktivace béžového tuku a jaká z jiných metabolických změn doprovázejících tuto odpověď.
Jak játra propojují střeva s tukovou tkání
Nedostatek bílkovin nekončil ve střevech. Bakterie začaly produkovat více amoniaku, který se dostával portální žílou přímo do jater. Tento signál podněcoval 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 na béžovou, aktivní formu prakticky zanikla. Co je důležité, podobně se chovaly miniaturní lidské játra pěstované v laboratoři, takzvané organoidy. To znamená, že taková komunikační dráha může mít význam nejen u hlodavců, ale také u lidí.
Výzkumníci objevili, že signály ze žlučových kyselin a z jater se znovu setkávají v tukové tkáni. Tam společně stimulují rozrůstání husté sítě sympatických nervů, které zodpovídají za spalování kalorií. Když jeden z těchto signálů chyběl, nervová síť byla řidší a efekt „hnědnutí“ tuku výrazně slábl. Podání léku přímo aktivujícího tuto nervovou dráhu obnovilo ztracený efekt, dokonce i bez plné účasti bakterií.
To naznačuje, že mikroby nenahrazují nervy, pouze zvyšují „sílu“ jejich působení. Takové uspořádání dává vědcům několik potenciálních bodů zásahu pro nová léka: od receptorů pro žlučové kyseliny přes hormon FGF21 až po samotné sympatické nervy v tuku.
Jaké konkrétní zdravotní změny zaznamenali u pokusných myší
Myši na dietě s velmi nízkým obsahem bílkovin, podporované 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 zlepšily: klesl cholesterol, triacylglyceroly a ukazatele poškození jater.
Co je podstatné, svalová hmota a celková netučná tělesná hmota neutrpěly větší úbytek. To naznačuje, že nejde jednoduše o vyčerpání organismu. Badatelé zdůrazňují, že dosud nelze jednoznačně určit, jaká část těchto účinků vyplývá přímo z aktivace béžového tuku a jaká z dalších metabolických změn.
- Menší přírůstek hmotnosti 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 v játrech
- Hustší síť sympatických nervů v tukové tkáni
- Vyšší exprese genů spojených s tvorbou tepla
Zkoumané strava poskytovala pouze asi 7 procent kalorií z bílkovin, tedy zhruba o 60 procent méně než v kontrolní skupině. Takovou úroveň je těžké považovat za bezpečný, univerzální způsob výživy pro člověka. Dosavadní pokusy zlepšit metabolismus pomocí běžných probiotik většinou zklamaly. Tableta s „dobrými bakteriemi“ jen zřídka dává spektakulární účinky v kontrole tělesné hmotnosti nebo diabetu 2. typu.
Může tato tkáň měnit funkci během života
U myší se nové béžové tukové buňky objevily už po asi dvou týdnech od zavedení diety a následně postupně narůstaly v dalších týdnech. Pod vlivem nízkého příjmu bílkovin tuková tkáň zapínala geny spojené s tvorbou tepla, známé z reakce na chlad.
Po návratu zvířat k běžné dietě značná část „spalujícího“ charakteru tuku zanikla. To ukazuje, že změna je vratná a závislá na podmínkách. Reagovaly také různě jednotlivé části těla – počítal se věk, pohlaví a umístění tukové tkáně.
Tuk není tkáň jednou provždy „nastavenou“ – i v dospělém životě může měnit funkci pod vlivem signálů ze střev a jater. Sama koncepce „béžového“ tuku také zaslouží krátké vysvětlení. Kromě klasického bílého tuku skladujícího energii a hnědého, který ji spaluje, existuje přechodná forma – právě béžová. Jde o běžné tukové buňky, které lze za příznivých podmínek přepnout do režimu spalování kalorií.
Co z toho vyplývá pro běžné lidi a budoucí léčbu
Výzkumný tým nenavrhuje považovat drastické omezení bílkovin za jednoduchou metodu hubnutí. Místo toho ukazuje cestu k vývoji léků, které napodobují signály vysílané střevními bakteriemi během takové diety.
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 řetězec propojení: střeva – mikroby – játra – tuk – nervový systém.
Nadváha a obezita zvyšují riziko diabetu 2. typu, kardiovaskulárních onemocnění a mnoha nádorových onemocnění. Každý nový nástroj umožňující lépe řídit metabolismus může mít velký dopad na veřejné zdraví. Probíraný výzkum uspořádává složitý problém „diety na metabolismus“ do konkrétní sady biologických drah, které lze testovat v dalších, už typicky lékařských projektech.
Tato práce ještě nedává hotový recept na hubnutí bez námahy. Ukazuje ale 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, pestrou stravu.
Za druhé, roste význam personalizace. Dva lidé na stejné dietě mohou reagovat úplně jinak, pokud se liší v sadě střevních bakterií. V budoucnu může lékař nařídit analýzu mikrobiomu ne jen ze zvědavosti, ale proto, aby přizpůsobil metabolickou terapii nebo konkrétní probiotikum profilu pacienta. Studie naznačuje, že střevní bakterie jsou jedním z přepínačů, a ne jediným aktérem v této skládačce.
