Harvardin yliopiston tutkimus on tunnistanut joukon suolistomikrobien tuottamia aineenvaihduntatuotteita, jotka kulkeutuvat suolistosta maksaan ja edelleen sydämen kautta muualle elimistöön. Nämä verenkiertoon päätyvät yhdisteet näyttävät vaikuttavan siihen, miten maksan aineenvaihduntareitit toimivat ja kuinka herkkä keho on insuliinille.
Löydökset saattavat vihjata uusiin mahdollisiin lihavuuden ja tyypin 2 diabeteksen hoitokeinoihin. Tutkimus on julkaistu Cell Metabolism -tiedelehdessä.
”Maksan porttilaskimo tyhjentää suuren osan suolistosta tulevasta verestä maksaan. Siksi se on ensimmäinen paikka, johon suolistomikrobiston tuotteet saapuvat. Maksassa ne voivat konjugoitua, muuttua tai poistua ja sen jälkeen siirtyä isoon verenkiertoon”, tutkimuksen ensimmäinen kirjoittaja Vitor Rosetto Muñoz tiedotteessa.
”Analysoimalla sekä suolistosta poistuvaa verta että koko elimistössä kiertävää perifeeristä verta pystyimme tarkemmin havaitsemaan näiden suolistomikrobistosta peräisin olevien aineenvaihduntatuotteiden rikastumisen eri paikoissa ja sen, miten ne voivat muokata maksan aineenvaihduntaa ja aineenvaihduntaterveyttä”, Muñoz jatkaa.
Viime vuosina on käynyt yhä selvemmäksi, että suolistomikrobisto toimii keskeisenä linkkinä perimän, ympäristötekijöiden ja aineenvaihduntasairauksien kehittymisen välillä. Niillä ihmisillä ja eläimillä, joilla on tyypin 2 diabetes, glukoosi-intoleranssi tai insuliiniresistenssi, suolistomikrobisto usein poikkeaa koostumukseltaan terveistä verrokeista.
On kuitenkin ollut vaikeaa tunnistaa, mitkä yksittäiset bakteerit tai niiden tuottamat yhdisteet ovat ratkaisevassa roolissa ja miten ne vaikuttavat suoliston ja maksan kudoksiin.
Vastauksen löytämiseksi tutkijat analysoivat aineenvaihduntatuotteita hiirten verestä tilanteissa, joissa alttius lihavuudelle ja diabetekselle vaihteli. Näytteitä kerättiin sekä maksan porttilaskimosta, joka kuljettaa veren suolistosta maksaan, että perifeerisestä verestä, joka jatkaa maksasta sydämen kautta muualle elimistöön.
”Yleensä tutkimuksissa tarkastellaan ulostenäytteissä tai perifeerisessä veressä esiintyviä aineenvaihduntatuotteita, mutta ne eivät kuvaa tarkasti sitä, mitä ensimmäisenä saapuu kudokseen maksassa, joka on keskeinen aineenvaihduntaelin ja liittyy moniin sairauksiin”, Muñoz sanoo.
Terveillä hiirillä havaittiin 111 aineenvaihduntatuotetta, jotka olivat rikastuneita maksan porttilaskimossa, ja 74 perifeerisessä veressä. Kun geneettisesti lihavuudelle ja tyypin 2 diabetekselle alttiita hiiriä ruokittiin runsasrasvaisella ruokavaliolla, porttilaskimossa rikastuneiden metaboliittien määrä putosi 111:stä 48:aan. Tuloksen perusteella ympäristötekijät, kuten ruokavalio, vaikuttavat voimakkaasti näiden yhdisteiden jakaumaan.
Aineenvaihduntatuotteiden profiilit erosivat myös hiirikannasta, joka on luonnostaan vastustuskykyinen metaboliselle oireyhtymälle. Tämä viittaa siihen, että geneettinen tausta vaikuttaa ratkaisevasti siihen, mitkä aineenvaihduntatuotteet päätyvät maksan porttilaskimoon.
”Tämä osoittaa, että sekä ympäristö että isäntäeliön genetiikka voivat olla monimutkaisessa vuorovaikutuksessa suolistomikrobiston kanssa. Näiden vuorovaikutusten seurauksena maksaan ja edelleen perifeeriseen verenkiertoon voi päätyä erilaisia aineenvaihduntatuotteiden yhdistelmiä. Näillä metaboliiteilla on todennäköisesti tärkeä rooli lihavuuteen, diabetekseen ja metaboliseen oireyhtymään johtavien tilojen välittämisessä”, Muñoz toteaa.
Selvittääkseen, mitkä bakteerit ja niiden aineenvaihduntatuotteet ovat ilmiön taustalla, tutkijat käsittelivät lihavuudelle ja diabetekselle alttiita hiiriä antibiootilla, joka kohdistui tiettyihin suolistomikrobeihin. Hoito muutti odotetusti mikrobiston koostumusta ja aineenvaihduntatuotteiden tasapainoa sekä porttilaskimossa että perifeerisessä veressä.
Yksi havainto oli mesakonaatin kaltaisten aineenvaihduntatuotteiden lisääntyminen. Mesakonaatti osallistuu sitruunahappokiertoon, joka on solujen keskeinen energiantuotantoreitti.
Tämän perusteella tutkijat altistivat maksasoluja mesakonaatille ja sen isomeereille, eli yhdisteille, joilla on sama molekyylikaava mutta erilainen rakenne. Käsittely paransi insuliinisignalointia ja säänteli geenejä, jotka osallistuvat maksan rasvakudoksen muodostukseen ja rasvahappojen hapetukseen. Molemmat prosessit ovat keskeisiä aineenvaihduntaterveyden kannalta.
”Näissä kahdessa paikassa veressä esiintyvät aineenvaihduntatuotteet ovat sen vuoksi tärkeitä mikrobiomin vaikutusten välittäjinä maksan aineenvaihduntaan ja tyypin 2 diabeteksen insuliiniresistenssin syntyyn, joka liittyy rasvaiseen ruokavalioon”, Muñoz sanoo.
Seuraavaksi tutkijat aikovat kuvata yksityiskohtaisemmin kunkin aineenvaihduntatuotteen ominaisuudet ja sen, miten ne syntyvät. Tarkempi ymmärrys suolistomikrobien vaikutuksesta aineenvaihduntaan voi pitkällä aikavälillä johtaa uusien metabolisia sairauksia ehkäisevien tai hoitavien molekyylien tunnistamiseen.
Tilaa Tekniikan Maailman uutiskirjeet
Tilaa TM-uutiskirje, niin pysyt ajan tasalla autoalan, teknologian ja tieteen uutisista!