Forscher um Hiroshi Ohno vom RIKEN Center for Integrative Medical Sciences (IMS) in Japan haben eine Art Darmbakterien entdeckt, die dabei helfen könnten, die Insulinresistenz zu verbessern und so vor der Entwicklung von Fettleibigkeit und Diabetes zu schützen. Typ 2. Die am 30. August in der Fachzeitschrift Nature veröffentlichte Studie umfasste eine genetische und metabolische Analyse menschlicher fäkaler Mikrobiome und bestätigte anschließend Experimente an fettleibigen Mäusen.
Zusammenfassung Die Insulinresistenz ist die wichtigste Pathophysiologie, die dem metabolischen Syndrom und Typ-2-Diabetes zugrunde liegt. Frühere metagenomische Studien haben die Eigenschaften der Darmmikrobiota und ihre Rolle bei der Metabolisierung der Hauptnährstoffe bei der Insulinresistenz beschrieben. Insbesondere wurde vorgeschlagen, dass der Kohlenhydratstoffwechsel von Kommensalen bis zu 10 % zur gesamten Energiegewinnung des Wirts beiträgt und somit eine Rolle bei der Pathogenese von Fettleibigkeit und Prädiabetes spielt. Der zugrunde liegende Mechanismus bleibt jedoch unklar. Hier untersuchen wir diesen Zusammenhang mithilfe einer umfassenden Multi-Omics-Strategie beim Menschen. Wir kombinierten Fäkalien-Metabolomik mit Metagenomik-, Wirts-Metabolomik- und Transkriptomik-Daten, um die Beteiligung des Mikrobioms an der Insulinresistenz zu profilieren. Diese Daten zeigen, dass fäkale Kohlenhydrate, insbesondere für den Wirt zugängliche Monosaccharide, bei Personen mit Insulinresistenz erhöht sind und mit dem mikrobiellen Kohlenhydratstoffwechsel und entzündlichen Zytokinen des Wirts zusammenhängen. Wir identifizieren Darmbakterien , die mit Insulinresistenz und Insulinsensitivität assoziiert sind und ein bestimmtes Muster des Kohlenhydratstoffwechsels aufweisen, und zeigen, dass mit Insulinsensitivität assoziierte Bakterien die Phänotypen der Insulinresistenz des Wirts in einem Mausmodell verstärken. Unsere Studie, die einen umfassenden Überblick über die Wirt-Mikroorganismus- Beziehungen bei der Insulinresistenz bietet, zeigt die Auswirkungen des Kohlenhydratstoffwechsels auf die Mikrobiota auf und deutet auf ein potenzielles therapeutisches Ziel zur Verbesserung der Insulinresistenz hin. |
Kommentare
Insulin ist ein Hormon, das von der Bauchspeicheldrüse als Reaktion auf den Blutzuckerspiegel ausgeschüttet wird. Normalerweise trägt es dazu bei, dass die Glukose die Muskeln und die Leber erreicht, damit diese Energie nutzen können. Wenn jemand eine Insulinresistenz entwickelt , bedeutet das, dass Insulin seine Aufgabe nicht erfüllen kann und dadurch mehr Zucker im Blut verbleibt und die Bauchspeicheldrüse weiterhin mehr Insulin produziert. Eine Insulinresistenz kann zu Fettleibigkeit, Prädiabetes und einem ausgewachsenen Typ-2-Diabetes führen.
Unser Darm enthält Billionen von Bakterien, von denen viele die Kohlenhydrate, die wir essen, abbauen, wenn sie sonst nicht verdaut würden. Während viele vermuten, dass dieses Phänomen mit Fettleibigkeit und Prädiabetes zusammenhängt, sind die Fakten immer noch unklar, da es viele verschiedene Bakterien gibt und Stoffwechseldaten fehlen. Ohno und sein Team am RIKEN IMS haben diese Lücke mit ihrer umfassenden Studie geschlossen und dabei eine Bakterienart entdeckt, die dabei helfen könnte, die Insulinresistenz zu reduzieren .
Zunächst untersuchten sie so viele Metaboliten, wie sie bei ihren regelmäßigen ärztlichen Untersuchungen im Kot von mehr als 300 Erwachsenen nachweisen konnten. Sie verglichen dieses Metabolom mit Insulinresistenzwerten, die von denselben Personen ermittelt wurden. „Wir fanden heraus, dass eine erhöhte Insulinresistenz mit einem Überschuss an Kohlenhydraten im Stuhl verbunden war“, sagt Ohno, „insbesondere Monosaccharide wie Glucose, Fructose, Galactose und Mannose.“
Als nächstes charakterisierten sie die Darmmikrobiota der Studienteilnehmer und ihre Beziehung zur Insulinresistenz und zu fäkalen Kohlenhydraten. Der Darm von Menschen mit größerer Insulinresistenz enthielt mehr Bakterien aus der taxonomischen Ordnung Lachnospiraceae als aus anderen Ordnungen. Darüber hinaus waren Mikrobiome, zu denen Lachnospiraceae gehörten , mit überschüssigen fäkalen Kohlenhydraten verbunden. Somit war eine von Lachnospiraceae dominierte Darmmikrobiota sowohl mit Insulinresistenz als auch mit Stuhl mit überschüssigen Monosacchariden verbunden. Gleichzeitig waren die Insulinresistenz und die Monosaccharidspiegel bei Teilnehmern geringer, deren Darm mehr Bakterien vom Typ Bacteroidales enthielt als andere Arten.
Anschließend machte sich das Team daran, die direkte Wirkung der Bakterien auf den Stoffwechsel in Kulturen und dann bei Mäusen zu beobachten . In Kultur konsumierten Bacteroidales- Bakterien die gleichen Arten von Monosacchariden, die im Kot von Menschen mit hoher Insulinresistenz vorkommen, wobei die Art Alistipes indistinctus die größte Vielfalt konsumierte. Bei fettleibigen Mäusen untersuchte das Team, wie sich die Behandlung mit verschiedenen Bakterien auf den Blutzuckerspiegel auswirkte. Sie fanden heraus, dass A. indistinctus den Blutzucker senkte und die Insulinresistenz sowie die Menge an Kohlenhydraten verringerte, die den Mäusen zur Verfügung standen.
Diese Ergebnisse stimmten mit Erkenntnissen menschlicher Patienten überein und haben Auswirkungen auf Diagnose und Behandlung. Ohno erklärt: „Aufgrund seines Zusammenhangs mit der Insulinresistenz könnte das Vorhandensein des Darmbakteriums Lachnospiraceae ein guter Biomarker für Prädiabetes sein .“ „Ebenso könnte die Behandlung mit Probiotika , die A. indistinctus enthalten , die Glukoseintoleranz bei Menschen mit Prädiabetes verbessern.“
Obwohl die meisten rezeptfreien Probiotika derzeit nicht die in dieser Studie identifizierten Bakterien enthalten, rät Ohno zur Vorsicht, wenn sie verfügbar sind. „Diese Ergebnisse müssen in klinischen Studien am Menschen überprüft werden, bevor wir Probiotika zur Behandlung von Insulinresistenz empfehlen können.“
