Zwią­zek mi­kro­or­ga­ni­zmów z oty­ło­ścią.

Ak­tyw­ność me­ta­bo­licz­na mi­kro­flo­ry je­li­to­wej uła­twia po­zy­ski­wa­nie ener­gii z tra­wio­nych skład­ni­ków po­ży­wie­nia, po­ma­ga ma­ga­zy­no­wać tę ener­gię w tkan­ce tłusz­czo­wej czło­wie­ka w ce­lu póź­niej­sze­go jej wy­ko­rzy­sta­nia oraz za­pew­nia ener­gię i po­ży­wie­nie nie­zbęd­ne dla wzro­stu czy roz­mna­ża­nia sa­mych bak­te­rii. In­dy­wi­du­al­ne róż­ni­ce we wspo­mnia­nym wy­ko­rzy­sta­niu ener­gii mo­gą sta­no­wić lo­gicz­ne z punk­tu wi­dze­nia fi­zjo­lo­gii wy­ja­śnie­nie ob­ser­wo­wa­nej dość czę­sto sy­tu­acji, kie­dy to oty­li pa­cjen­ci nie wy­da­ją się spo­ży­wać nad­mier­nych ilo­ści po­kar­mu. Su­ge­ru­je się, że mi­kro­flo­ra je­li­to­wa każ­de­go czło­wie­ka ma pew­ną „wy­dol­ność” me­ta­bo­licz­ną, a do oty­ło­ści pre­dys­po­nu­je okre­ślo­na kom­po­zy­cja ga­tun­ków bak­te­rii je­li­to­wych.³⁴

Uzy­ski­wa­nie ener­gii z po­ży­wie­nia

Bac­khed i wsp.⁴⁰ od­kry­li w se­rii do­świad­czeń, że w or­ga­ni­zmach mło­dych my­szy ho­do­wa­nych w zwy­kłych wa­run­kach za­war­tość tłusz­czu jest o 40% więk­sza niż u my­szy ho­do­wa­nych ste­ryl­nie (germ­-free), mi­mo że zja­da­ły mniej po­ży­wie­nia niż my­szy germ­-free. Na­stęp­nie drob­no­ustro­je za­sie­dla­ją­ce dy­stal­ną część je­li­ta my­szy prze­no­szo­no do je­lit my­szy germ­-free (pro­ces ten okre­śla się ja­ko kon­wen­cjo­na­li­za­cję), uzy­sku­jąc w cią­gu 2 ty­go­dni 60% wzrost tłusz­czo­wej ma­sy cia­ła przy nie­zmie­nio­nej ilo­ści przyj­mo­wa­ne­go po­kar­mu i sta­łej ilo­ści tra­co­nej ener­gii. Wy­ni­ki tych do­świad­czeń po­twier­dza­ją hi­po­te­zę mó­wią­cą, że skład mi­kro­flo­ry je­li­to­wej wpły­wa na ilość ener­gii uzy­ski­wa­nej z tra­wio­ne­go po­ży­wie­nia. Przy­ro­sto­wi ma­sy cia­ła to­wa­rzy­szy­ły: in­su­li­no­opor­ność, hy­per­tro­fia adi­po­cy­tów oraz wzrost stę­że­nia lep­ty­ny i glu­ko­zy we krwi.

Wy­ja­śnia­jąc me­cha­ni­zmy le­żą­ce u pod­staw tych zja­wisk, ba­da­cze wy­ka­za­li, że bak­te­rie na­si­la­ją wchła­nia­nie mo­no­sa­cha­ry­dów w je­li­cie oraz in­du­ku­ją li­po­ge­ne­zę w wą­tro­bie go­spo­da­rza; czy­nią to za po­śred­nic­twem dwóch bia­łek sy­gna­ło­wych: biał­ka ChREBP (car­bo­hy­dra­te re­spon­se ele­ment­-bin­ding pro­te­in) i biał­ka SREBP­-1 (li­ver ste­rol re­spon­se ele­ment­-bin­ding pro­te­in ty­pe­-1). Na ko­niec, uży­wa­jąc my­szy po­zba­wio­nych ge­nu dla czyn­ni­ka tkan­ko­we­go in­du­ko­wa­ne­go gło­dze­niem (Fiaf – fa­sting­-in­du­ced adi­po­cy­te fac­tor) wy­ka­za­li, że mi­kro­or­ga­ni­zmy je­li­to­we ha­mu­ją je­li­to­wy Fiaf, zna­ny rów­nież pod na­zwą biał­ka po­dob­ne­go do an­gio­po­ety­ny 4. Fiaf ha­mu­je ak­tyw­ność li­pa­zy li­po­pro­te­ino­wej, przez co uła­twia uwal­nia­nie kwa­sów tłusz­czo­wych ze zwią­za­nych z li­po­pro­te­ina­mi tria­cy­lo­gli­ce­ro­li, któ­re na­stęp­nie wy­chwy­ty­wa­ne są przez mię­śnie i tkan­kę tłusz­czo­wą. W oma­wia­nym ba­da­niu blo­ko­wa­nie Fiaf skut­ko­wa­ło wzro­stem ak­tyw­no­ści li­pa­zy li­po­pro­te­ino­wej w ko­mór­kach tłusz­czo­wych i na­si­le­niem pro­ce­su ma­ga­zy­no­wa­nia ka­lo­rii w po­sta­ci tłusz­czu, co skło­ni­ło Bac­khe­da i wsp. do sfor­mu­ło­wa­nia te­zy, że mi­kro­or­ga­ni­zmy je­li­to­we wpły­wa­ją na go­spo­dar­kę ener­ge­tycz­ną za po­śred­nic­twem se­rii wza­jem­nie po­wią­za­nych me­cha­ni­zmów. Do me­cha­ni­zmów tych na­le­żą: roz­kład za­war­tych w po­ży­wie­niu nie­stra­wial­nych po­li­sa­cha­ry­dów do form prost­szych, wchła­nial­nych związ­ków, wchła­nia­nie w je­li­tach mo­no­sa­cha­ry­dów i krót­ko­łań­cu­cho­wych kwa­sów tłusz­czo­wych oraz ich na­stę­po­wa kon­wer­sja do tłusz­czów w wą­tro­bie, a tak­że wpływ na eks­pre­sję ge­nów go­spo­da­rza i w efek­cie na­si­le­nie ma­ga­zy­no­wa­nia tłusz­czów w ko­mór­kach tłusz­czo­wych.

W ko­lej­nym ba­da­niu, ma­ją­cym na ce­lu wy­ja­śnie­nie me­cha­ni­zmów od­po­wie­dzial­nych za brak oty­ło­ści u my­szy germ­-free, Bac­khed i wsp.⁴¹ ob­ser­wo­wa­li my­szy germ­-free ży­wio­ne kla­sycz­ną die­tą za­chod­nią, za­wie­ra­ją­cą du­że ilo­ści tłusz­czu i cu­krów. Za­uwa­ży­li, że my­szy germ­-free chro­nio­ne są przed oty­ło­ścią po­kar­mo­wą przez dwa wza­jem­nie się do­peł­nia­ją­ce, lecz nie­za­leż­ne me­cha­ni­zmy na­si­la­ją­ce me­ta­bo­lizm kwa­sów tłusz­czo­wych: 1) zwięk­szo­ne stę­że­nie Fiaf bę­dą­ce sy­gna­łem do wy­twa­rza­nia ko­ak­ty­wa­to­rów dla PPARγ (pe­ro­xi­so­me pro­li­fe­ra­tor­-ac­ti­va­ted re­cep­tor γ co­ac­ti­va­tor), co jak wia­do­mo na­si­la eks­pre­sję ge­nów ko­du­ją­cych biał­ka re­gu­lu­ją­ce in­ten­syw­ność utle­nia­nia kwa­sów tłusz­czo­wych w mi­to­chon­driach; 2) zwięk­szo­ną ak­tyw­ność ki­na­zy pro­te­ino­wej za­leż­nej od mo­no­fos­fo­ra­nu ade­no­zy­ny (AMPK – ade­no­si­ne mo­no­pho­spha­te­-ac­ti­va­ted pro­te­in ki­na­se), en­zy­mu re­gu­lu­ją­ce­go stan ener­ge­tycz­ny ko­mór­ki. Od­kry­cia te su­ge­ru­ją, że mi­kro­or­ga­ni­zmy je­li­to­we mo­gą wpły­wać na oby­dwie skła­do­we bi­lan­su ener­ge­tycz­ne­go, re­gu­lu­jąc uzy­ski­wa­nie ener­gii z po­ży­wie­nia (Fiaf) i wpły­wa­jąc na eks­pre­sję ge­nów od­po­wie­dzial­nych za ma­ga­zy­no­wa­nie i wy­dat­ko­wa­nie ener­gii.⁴¹

Turn­baugh i wsp.⁴² szu­ka­li wy­ja­śnie­nia, w ja­ki spo­sób ge­ny mi­kro­or­ga­ni­zmów je­li­to­wych przy­czy­nia­ją się do oty­ło­ści. Na po­cząt­ku scha­rak­te­ry­zo­wa­li oni mi­kro­bio­my mi­kro­or­ga­ni­zmów by­tu­ją­cych w dy­stal­nej czę­ści je­li­ta u zmo­dy­fi­ko­wa­nych ge­ne­tycz­nie, po­zba­wio­nych lep­ty­ny oty­łych my­szy (ob./ob.) i my­szy szczu­płych (ob./+ i +/+). Uży­to my­szy, aby unik­nąć kło­po­tli­wych róż­nic w die­cie, śro­do­wi­sku i ge­no­ty­pie, któ­re zwy­kle czy­nią po­dob­ne ba­da­nia z udzia­łem lu­dzi trud­ny­mi w in­ter­pre­ta­cji. W se­rii do­świad­czeń z uży­ciem tech­nik me­ta­ge­no­mi­ki po­rów­naw­czej wy­ka­za­no, że mi­kro­or­ga­ni­zmy w je­li­tach my­szy ob./ob. po­sia­da­ją ge­ny ko­du­ją­ce en­zy­my, dzię­ki któ­rym moż­li­wy jest roz­kład nie­stra­wial­nych w in­ny spo­sób po­li­sa­cha­ry­dów, bę­dą­cych czę­ścią po­ży­wie­nia. W stol­cu oty­łych my­szy zna­leź­li oni po­nad­to wię­cej koń­co­wych pro­duk­tów fer­men­ta­cji (kwas octo­wy i ma­sło­wy) oraz mniej­szą licz­bę ka­lo­rii, co skło­ni­ło ba­da­czy do przy­pusz­cze­nia, że mi­kro­or­ga­ni­zmy by­tu­ją­ce w je­li­tach tych my­szy uła­twia­ją uzy­ski­wa­nie do­dat­ko­wych ka­lo­rii z tra­wio­ne­go po­ży­wie­nia.

Aby wy­ka­zać, że skład mi­kro­flo­ry je­li­to­wej ma wpływ na ma­sę cia­ła, na­ukow­cy do­ko­na­li trans­fe­ru mi­kro­or­ga­ni­zmów z je­lit my­szy ob./ob. i my­szy szczu­płych do je­lit szczu­płych my­szy germ­-free. Po dwóch ty­go­dniach my­szy, któ­re otrzy­ma­ły bak­te­rie od my­szy ob./ob., po­zy­ski­wa­ły wię­cej ka­lo­rii z po­ży­wie­nia i wy­ka­zy­wa­ły znacz­nie więk­szy przy­rost tkan­ki tłusz­czo­wej niż my­szy, któ­re otrzy­ma­ły bak­te­rie od my­szy szczu­płych (śred­ni przy­rost tkan­ki tłusz­czo­wej SD, 47%8,3% vs 27%3,6% co od­po­wia­da róż­ni­cy 4 kcal lub 2% wszyst­kich spo­ży­tych ka­lo­rii przy za­ło­że­niu, że 9,3 kcal przy­pa­da na 1 g tkan­ki tłusz­czo­wej).⁴² Uzy­ska­ne wy­ni­ki su­ge­ru­ją, że róż­ni­ce w po­zy­ski­wa­niu ka­lo­rii z tra­wio­ne­go po­ży­wie­nia mo­gą być uza­leż­nio­ne od skła­du mi­kro­flo­ry je­li­to­wej, co po­twier­dza po­ten­cjal­ny udział flo­ry je­li­to­wej w pa­to­ge­ne­zie oty­ło­ści. Wy­ni­ki te skła­nia­ją rów­nież do sta­wia­nia py­tań. Czy tak nie­wiel­kie róż­ni­ce w uzy­ski­wa­niu ener­gii z po­ży­wie­nia mo­gą prze­kła­dać się na kli­nicz­nie zna­czą­ce róż­ni­ce ma­sy cia­ła? Jak zmia­ny za­cho­dzą­ce w or­ga­ni­zmie go­spo­da­rza (jak np. mu­ta­cja ge­nu lep­ty­ny u my­szy ob./ob.) de­ter­mi­nu­ją róż­ni­ce w skła­dzie mi­kro­flo­ry je­li­to­wej? Czy róż­ni­ce te utrzy­mu­ją się przez dłuż­szy czas? Aby wy­ja­śnić te wąt­pli­wo­ści ko­niecz­ne jest prze­pro­wa­dze­nie dal­szych ba­dań.

Prze­wle­kły uogól­nio­ny stan za­pal­ny

Ry­ci­na 3. Me­cha­ni­zmy, za po­śred­nic­twem któ­rych mi­kro­or­ga­ni­zmy je­li­to­we mo­gą przy­czy­niać się do roz­wo­ju oty­ło­ści

Na pod­sta­wie ostat­nich do­nie­sień, we­dług któ­rych oty­łość i in­su­li­no­opor­ność zwią­za­ne są z prze­wle­kłym uogól­nio­nym sta­nem za­pal­nym o nie­znacz­nym na­si­le­niu,⁴³ Ca­ni i wsp.⁴⁴ za­pro­po­no­wa­li ko­lej­ny me­cha­nizm łą­czą­cy mi­kro­flo­rę je­li­to­wą z roz­wo­jem oty­ło­ści. Za­ło­ży­li oni, że bak­te­ryj­ny li­po­po­li­sa­cha­ryd (LPS), któ­re­go źró­dłem są Gram­-ujem­ne bak­te­rie by­tu­ją­ce w je­li­tach, jest swe­go ro­dza­ju czyn­ni­kiem wy­zwa­la­ją­cym, łą­czą­cym stan za­pal­ny z ze­spo­łem me­ta­bo­licz­nym in­du­ko­wa­nym die­tą bo­ga­tą w tłusz­cze. W se­rii do­świad­czeń na my­szach otrzy­mu­ją­cych po­ży­wie­nie o du­żej za­war­to­ści tłusz­czu, wy­ka­za­li oni, że: 1) die­ta bo­ga­ta w tłusz­cze zwięk­sza en­do­tok­se­mię i wpły­wa na to, któ­re ga­tun­ki bak­te­rii do­mi­nu­ją w mi­kro­flo­rze je­li­to­wej: re­du­ku­je ilość za­rów­no bak­te­rii Gram­-ujem­nych (gru­pa Bac­te­ro­ides), jak i Gram­-do­dat­nich (gru­pa Eu­bac­te­rium rec­ta­le – Clo­stri­dium coc­co­ides i bi­fi­do­bac­te­ria), zmie­nia­jąc sto­su­nek bak­te­rii Gram­-ujem­nych do Gram­-do­dat­nich na ko­rzyść tych pierw­szych; 2) prze­wle­kła en­do­tok­se­mia in­du­ku­je roz­wój oty­ło­ści, po­wsta­wa­nie in­su­li­no­opor­no­ści oraz cu­krzy­cy. Uży­wa­jąc myszy ze zmutowanym genem CD14 ży­wio­nych die­tą bo­ga­tą w tłusz­cze, wy­ka­za­li oni, że en­do­tok­se­mia na­si­la eks­pre­sję cy­to­kin pro­za­pal­nych (TNF­-α, IL­-1, IL­-6, in­hi­bi­to­ra 1 ak­ty­wa­to­ra pla­zmi­no­ge­nu) w me­cha­ni­zmie za­leż­nym od CD14. Bę­dąc mo­le­ku­łą o klu­czo­wym zna­cze­niu, CD14 wią­że bak­te­ryj­ny li­po­po­li­sa­cha­ryd (LPS) na po­wierzch­ni ko­mó­rek ukła­du od­por­no­ścio­we­go go­spo­da­rza, po­wo­du­jąc wy­dzie­la­nie cy­to­kin pro­za­pal­nych.⁴⁵ Su­ge­ru­je się, że kom­pleks LPS/CD14 re­gu­lu­je próg wraż­li­wo­ści na in­su­li­nę i w związ­ku z tym wpły­wa na wy­stę­po­wa­nie oty­ło­ści i cu­krzy­cy.⁴⁴ Ba­da­nia z udzia­łem lu­dzi po­twier­dzi­ły za­sad­ność po­wyż­szych wnio­sków. Wy­ka­za­no, że le­cze­nie po­li­myk­sy­ną B, an­ty­bio­ty­kiem o du­żej sku­tecz­no­ści w sto­sun­ku do bak­te­rii Gram­-ujem­nych, zmniej­sza­ło eks­pre­sję LPS i sto­pień stłusz­cze­nia wą­tro­by.⁴⁶ Naj­now­sze ba­da­nia wy­ka­za­ły więk­sze stę­że­nie LPS u cho­rych na cu­krzy­cę ty­pu 2 niż u sta­ran­nie do­bra­nych pa­cjen­tów z gru­py kon­tro­l­nej, u któ­rych wy­klu­czo­no cu­krzy­cę.⁴⁷ Na ry­ci­nie 3 przed­sta­wio­no praw­do­po­dob­ne me­cha­ni­zmy, za po­śred­nic­twem któ­rych mi­kro­flo­ra bak­te­ryj­na wpły­wa na roz­wój oty­ło­ści.

Skład mi­kro­flo­ry je­li­to­wej u oty­łych i szczu­płych my­szy

Aby po­rów­nać bar­dzo du­żą licz­bę ga­tun­ków mi­kro­or­ga­ni­zmów je­li­to­wych obec­nych w je­li­tach oty­łych i chu­dych my­szy, Ley i wsp.¹⁸ ana­li­zo­wa­li se­kwen­cję ge­nów 16S rRNA bak­te­rii po­bra­nych z kąt­nic my­szy ge­ne­tycz­nie oty­łych (ob./ob.), ich ro­dzeń­stwa (ob./+ i +/+) oraz ich ma­tek ob./+, przy czym wszyst­kie my­szy by­ły kar­mio­ne tym sa­mym, bo­ga­tym w po­li­sa­cha­ry­dy po­kar­mem. Wy­ka­za­li oni, że u my­szy ob./ob. licz­ba bak­te­rii Bac­te­ro­ides by­ła o 50% mniej­sza a licz­ba Fir­mi­cu­tes od­po­wied­nio więk­sza niż u my­szy chu­dych, cze­go nie moż­na przy­pi­sać róż­ni­com w spo­ży­wa­nym po­kar­mie. Zmia­ny te za­ob­ser­wo­wa­no w ca­łej gru­pie my­szy i nie by­ły one wy­ni­kiem nie­znacz­ne­go zwięk­sze­nia bądź zmniej­sze­nia licz­by Bac­te­ro­ides czy Fir­mi­cu­tes u po­szcze­gól­nych osob­ni­ków. Wy­ja­śnie­nie me­cha­ni­zmów od­po­wie­dzial­nych za te róż­ni­ce wy­ma­ga dal­szych ba­dań. Ley i wsp. wy­ka­za­li rów­nież ist­nie­nie sil­nej za­leż­no­ści po­mię­dzy stop­niem po­kre­wień­stwa a skła­dem mi­kro­flo­ry je­li­to­wej, choć róż­ni­ce w skła­dzie flo­ry ob­ser­wo­wa­ne u oty­łych my­szy nie by­ły za­leż­ne od stop­nia po­kre­wień­stwa czy płci. Wy­ni­ki oma­wia­nych ba­dań su­ge­ru­ją ist­nie­nie róż­nic w skła­dzie mi­kro­flo­ry je­li­to­wej my­szy chu­dych i oty­łych, co wska­zy­wa­ło­by na moż­li­wość ma­ni­pu­lo­wa­nia skła­dem tej­że mi­kro­flo­ry tak­że u lu­dzi, w ce­lu przy­wró­ce­nia rów­no­wa­gi ener­ge­tycz­nej u osób oty­łych.

Skład mi­kro­flo­ry je­li­to­wej u oty­łych i szczu­płych lu­dzi

Aby wy­ka­zać, że do­świad­cze­nia na zwie­rzę­tach prze­kła­da­ją się na czło­wie­ka, Ley i wsp.²⁴ mo­ni­to­ro­wa­li skład bak­te­rii obec­nych w stol­cu 12 oty­łych osób pod­czas trwa­ją­ce­go rok pro­gra­mu zmniej­sza­nia ma­sy cia­ła, przy­dzie­la­jąc ich w spo­sób lo­so­wy do gru­py otrzy­mu­ją­cej die­tę o ob­ni­żo­nej za­war­to­ści tłusz­czu lub ob­ni­żo­nej za­war­to­ści wę­glo­wo­da­nów. Po­dob­nie jak pod­czas do­świad­czeń na my­szach, w skła­dzie mi­kro­flo­ry je­li­to­wej ba­da­nych lu­dzi do­mi­no­wa­li przed­sta­wi­cie­le ga­tun­ków Bac­te­ro­ides i Fir­mi­cu­tes, przy czym skład ten wy­ka­zy­wał znacz­ną sta­łość osob­ni­czą. Przed wdro­że­niem die­ty w mi­kro­flo­rze je­li­to­wej osób oty­łych mniej by­ło bak­te­rii Bac­te­ro­ides a wię­cej Fir­mi­cu­tes niż w gru­pie kon­tro­l­nej u osób szczu­płych. Po zmniej­sze­niu ma­sy cia­ła sto­su­nek Bac­te­ro­ides do Fir­mi­cu­tes zwięk­szył się w stop­niu za­leż­nym od pro­cen­to­wej re­duk­cji ma­sy cia­ła, nie­za­leż­nym na­to­miast od po­da­ży ka­lo­rii. Bak­te­rie Bac­te­ro­ides sta­no­wi­ły ok. 3% wszyst­kich bak­te­rii je­li­to­wych u osób ba­da­nych przed re­duk­cją ma­sy cia­ła i ok. 15% wszyst­kich bak­te­rii je­li­to­wych po za­koń­czo­nym z po­wo­dze­niem pro­gra­mie re­duk­cji ma­sy cia­ła. Nie­zna­na jest jak do­tąd przy­czy­na obec­no­ści więk­szej licz­by bak­te­rii Fir­mi­cu­tes w je­li­tach osób oty­łych. Jest to być mo­że spo­wo­do­wa­ne wła­ści­wo­ścia­mi je­li­ta go­spo­da­rza, dzię­ki któ­rym wy­se­lek­cjo­no­wa­na zo­sta­ła ta aku­rat gro­ma­da, obej­mu­ją­ca po­nad 250 ro­dza­jów i zróż­ni­co­wa­ne moż­li­wo­ści me­ta­bo­licz­ne. Dla przy­kła­du, wie­le szcze­pów Ba­cil­lus na­le­ży do fa­kul­ta­tyw­nych tle­now­ców, pod­czas gdy bak­te­rie z ro­dza­ju Clo­stri­dium to ob­li­ga­to­ryj­ne bez­tle­now­ce. Du­że zróż­ni­co­wa­nie w ro­dzi­nie Fir­mi­cu­tes mo­że po­wo­do­wać sku­tecz­niej­sze po­zy­ski­wa­nie ener­gii z róż­nych sub­stan­cji or­ga­nicz­nych. Wy­ja­śnie­nie związ­ku przy­czy­no­wo­-skut­ko­we­go po­mię­dzy oty­ło­ścią a flo­rą bak­te­ryj­ną je­lit wy­ma­ga dal­szych ba­dań.

Ho­me­osta­za ener­ge­tycz­na

Choć bak­te­rie Bac­te­ro­ides i Fir­mi­cu­tes są do­mi­nu­ją­cy­mi mi­kro­or­ga­ni­zma­mi mi­kro­flo­ry je­li­to­wej, to obec­ne są tam rów­nież wy­twa­rza­ją­ce me­tan ar­che­ow­ce. Me­ta­no­ge­ne­za ar­che­ow­co­wa, za­po­bie­ga­jąc gro­ma­dze­niu się wo­do­ru i in­nych pro­duk­tów prze­mia­ny ma­te­rii, zwięk­sza sku­tecz­ność roz­kła­du po­li­sa­cha­ry­dów. Co wię­cej, pro­duk­cja me­ta­nu po­chła­nia du­że ilo­ści ener­gii i wol­nych elek­tro­nów, więc ener­gia ta jest nie­do­stęp­na dla or­ga­ni­zmu go­spo­da­rza. Z te­go po­wo­du ho­dow­cy by­dła pró­bu­ją zmniej­szyć po­wsta­wa­nie me­ta­nu w żwa­czach krów. W od­róż­nie­niu od żwa­cza, w któ­rym by­tu­ją drob­no­ustro­je me­ta­no­gen­ne, uty­li­zu­ją­ce kwas octo­wy, ta­kie jak Me­tha­no­sar­ci­na spe­cies,⁴⁸ w ludz­kim prze­wo­dzie po­kar­mo­wym do­mi­nu­ją ar­che­ow­ce Me­tha­no­bre­vi­bac­ter spe­cies, utle­nia­ją­ce wo­dór i kwas mrów­ko­wy,¹³ co wska­zu­je, że po­wsta­ją­ce w wy­ni­ku dzia­ła­nia bak­te­rii fer­men­tu­ją­cych w je­li­cie gru­bym kwa­sy ma­sło­wy i octo­wy nie są wy­ko­rzy­sty­wa­ne przez drob­no­ustro­je wy­twa­rza­ją­ce me­tan. Me­tha­no­bre­vi­bac­ter spe­cies, usu­wa­jąc wo­dór i kwas mrów­ko­wy, mo­gą po­wo­do­wać zwięk­szo­ne wy­twa­rza­nie przez bak­te­rie je­li­to­we kwa­su octo­we­go i ma­sło­we­go, bę­dą­cych waż­ny­mi źró­dła­mi wę­gla dla ko­mó­rek na­błon­ka je­li­to­we­go. W re­zul­ta­cie te­go ty­pu współ­dzia­ła­nie po­mię­dzy bak­te­ria­mi a ar­che­ow­ca­mi w je­li­cie czło­wie­ka mo­że pro­wa­dzić do zwięk­sze­nia ilo­ści ener­gii uzy­ski­wa­nej z za­war­tych w po­ży­wie­niu nie­stra­wial­nych po­li­sa­cha­ry­dów.

W ce­lu wy­ja­śnie­nia ro­li po­szcze­gól­nych ga­tun­ków bak­te­rii Sa­mu­el i Gor­don⁴⁹ sko­lo­ni­zo­wa­li je­li­ta my­szy germ­-free drob­no­ustro­ja­mi Me­tha­no­bre­vi­bac­ter smi­thii, Bac­te­ro­ides the­ta­io­ta­omi­cron bądź oby­dwo­ma ga­tun­ka­mi tych drob­no­ustro­jów. Bac­te­ro­ides the­ta­io­ta­omi­cron jest po­wszech­nie wy­stę­pu­ją­cą w je­li­cie gru­bym bak­te­rią sku­tecz­nie me­ta­bo­li­zu­ją­cą po­li­sa­cha­ry­dy i przez to umoż­li­wia­ją­cą tra­wie­nie oraz uzy­ski­wa­nie do­dat­ko­wej ener­gii z nie­stra­wial­nych w in­ny spo­sób wę­glo­wo­da­nów.⁵⁰ Naj­waż­niej­szym spo­śród ar­che­ow­ców wy­stę­pu­ją­cych w je­li­cie ludz­kim jest Me­tha­no­bre­vi­bac­ter smi­thii, sta­no­wią­cy 10% wszyst­kich mi­kro­or­ga­ni­zmów bez­tle­no­wych w je­li­tach zdro­wych osób do­ro­słych.³¹ Wpływ ar­che­ow­ców na zdro­wie czło­wie­ka nie zo­stał jed­nak wy­ja­śnio­ny. Sa­mu­el i Gor­don⁴⁹ wy­ka­za­li, że jed­no­cze­sna ko­lo­ni­za­cja M. smi­thii i B. the­ta­io­ta­omi­cron zwięk­sza sku­tecz­ność uzy­ski­wa­nia ener­gii z po­li­sa­cha­ry­dów za­war­tych w po­ży­wie­niu i ilość tkan­ki tłusz­czo­wej bar­dziej niż ko­lo­ni­za­cja każ­dym z tych drob­no­ustro­jów z osob­na. Co wię­cej Sa­mu­el i wsp.⁵¹ za­uwa­ży­li, że M. smi­thii wpły­wał na me­ta­bo­lizm B. the­ta­io­ta­omi­cron, po­wo­du­jąc, że ten ży­wił się głów­nie po­li­sa­cha­ry­da­mi za­wie­ra­ją­cy­mi fruk­to­zę, któ­re me­ta­bo­li­zo­wał do mniej­szych czą­stek, w tym mrów­cza­nu, bę­dą­ce­go waż­nym źró­dłem ener­gii dla M. smi­thii. Od­kry­cia te po­twier­dza­ją nie tyl­ko ko­rzyst­ny wpływ ar­che­ow­ców na tra­wie­nie po­kar­mów, lecz tak­że ro­lę wza­jem­nych od­dzia­ły­wań mi­kro­or­ga­ni­zmów je­li­to­wych w utrzy­ma­niu ho­me­osta­zy ener­ge­tycz­nej. Pre­zen­tu­ją one tak­że in­te­re­su­ją­cą moż­li­wość wy­ko­rzy­sta­nia M. smi­thii ja­ko czyn­ni­ka te­ra­peu­tycz­ne­go w le­cze­niu oty­ło­ści, po­wo­du­ją­ce­go zmniej­sze­nie licz­by ka­lo­rii uzy­ski­wa­nych z tra­wio­ne­go po­ży­wie­nia.

Mo­dy­fi­ka­cja eko­sys­te­mu je­li­to­we­go ja­ko stra­te­gia te­ra­peu­tycz­na

Naj­lep­szą nie­chi­rur­gicz­ną me­to­dą le­cze­nia oty­ło­ści mo­że być wpro­wa­dza­nie nie­wiel­kich, lecz trwa­łych zmian w die­cie przy jed­no­cze­snym zwięk­sza­niu ak­tyw­no­ści fi­zycz­nej w ce­lu prze­ła­ma­nia do­tych­cza­so­we­go sche­ma­tu re­gu­la­cji rów­no­wa­gi ener­ge­tycz­nej w or­ga­ni­zmie i za­po­bie­ga­nia po­wsta­wa­niu do­dat­nie­go bi­lan­su ener­ge­tycz­ne­go.³ Do­kład­na ro­la mi­kro­or­ga­ni­zmów je­li­to­wych w re­gu­la­cji bi­lan­su ener­ge­tycz­ne­go po­zo­sta­je nie­zna­na, ale ba­da­nia sys­te­mów re­gu­lu­ją­cych ten bi­lans su­ge­ru­ją, że sku­mu­lo­wa­ny efekt dzia­ła­nia bak­te­rii je­li­to­wych mo­że na dłuż­szą me­tę na­le­żeć do waż­niej­szych czyn­ni­ków wpły­wa­ją­cych na rów­no­wa­gę ener­ge­tycz­ną. Oczy­wi­ście nic nie za­stą­pi od­po­wied­niej die­ty i wy­sił­ku fi­zycz­ne­go, jed­nak mo­dy­fi­ka­cja mi­kro­flo­ry je­li­to­wej mo­że oka­zać się sku­tecz­ną me­to­dą le­cze­nia oty­ło­ści, co istot­ne, po­zba­wio­ną dzia­łań nie­po­żą­da­nych. Sto­so­wa­nie le­ków prze­ciw­bak­te­ryj­nych, pre­bio­ty­ków i pro­bio­ty­ków mo­że skut­ko­wać nie­swo­isty­mi zmia­na­mi mi­kro­flo­ry je­li­to­wej.