Vědci zjistili, že určité mikroorganismy žijící ve střevech jsou schopny přepnout bílou tukovou tkáň do režimu aktivního výdeje energie – jenže pouze tehdy, když je strava extrémně chudá na bílkoviny.
Obezita a nadváha patří v Česku k naléhavým zdravotním problémům. Odborníci je spojují se zvýšeným rizikem diabetu 2. typu, kardiovaskulárních chorob i různých druhů nádorů. Každý nový poznatek, který pomůže lépe ovlivňovat metabolismus, může mít pro veřejné zdraví obrovský přínos.
Výzkum provedený společným týmem z City of Hope a Keio University odhalil, že rozhodující jsou dva faktory zároveň: skladba střevního mikrobiomu a příjem bílkovin v potravě. U myší krmených stravou s velmi nízkým obsahem bílkovin začaly tukové buňky v oblasti třísel produkovat proteiny typické pro reakci na chlad – jinými slovy, spustilo se takzvané „zhnědnutí“ tuku. Jakmile ale vědci stejnou dietu aplikovali u myší chovaných ve sterilním prostředí bez střevních bakterií, efekt se zcela vytratil. Samotná dieta tedy nestačí – organismus potřebuje správné mikroby, aby nedostatek bílkovin „přeložil“ na metabolické signály pro zbytek těla.
Jak střeva komunikují s tukovou tkání
Střevní bakterie nejsou v organismu pouhými pasivními cestujícími. Aktivně spolurozhodují o tom, zda se energie uložená v tuku spálí, nebo zůstane uskladněna. Vědci vystopovali cestu těchto signálů: část mikrobů upravovala žlučové kyseliny, které kromě své trávicí funkce plní i roli chemických poslů. Takto pozměněné žlučové kyseliny nasměrovávaly nezralé tukové buňky k přeměně na „béžovou“ formu schopnou spalovat energii.
Druhá vlna signálů ovlivňovala játra. Ta pod jejich vlivem začala produkovat více hormonu FGF21 – známého regulátoru metabolismu, který se přirozeně uplatňuje při hladovění nebo vystavení chladu. Prostřednictvím tohoto hormonu se pak měnilo chování tukových buněk v celém těle.
Vědci sledovali i jiný mechanismus: při nedostatku bílkovin bakterie zvyšovaly produkci amoniaku, jenž se vrátnicovou žilou dostával přímo do jater. Tento signál vedl jaterní buňky ke zvýšení tvorby FGF21 nezávisle na změnách ve žlučových kyselinách. Když badatelé geneticky „vypnuli“ bakteriální enzym zodpovědný za vznik amoniaku, játra reagovala slaběji a přeměna tuku na aktivní béžovou formu prakticky vymizela.
Důležité je, že obdobně se chovaly i miniaturní lidské játra pěstované v laboratoři – takzvané organoidy. To naznačuje, že tato komunikační dráha může být relevantní nejen u hlodavců, ale i u lidí.
Které konkrétní bakterie spouštějí spalování tuku
Výzkumný tým testoval různé sady střevních bakterií včetně těch pocházejících od lidských dárců. Nakonec identifikovali čtyři konkrétní kmeny izolované od zdravých dobrovolníků, které společně vyvolávaly nejsilnější odezvu „zhnědnutí“ tuku u myší. Ve skupině pětadvaceti dospělých osob mělo přibližně čtyřicet procent z nich aktivní béžový tuk – tedy tukovou tkáň schopnou výrazně spalovat kalorie.
Přenos mikrobioty od „nejlepších“ dárců do střev myší vedl k výraznému nastartování spalování. Naopak bakterie od lidí s méně aktivním béžovým tukem podobný efekt nevyvolávaly. Stačilo vyřadit jediný ze čtyř klíčových kmenů a celý efekt se rozpadl – což ukazuje, že jde o souhru malého, ale specializovaného „týmu“ mikroorganismů.
Pro vývoj budoucích terapií je to zásadní zjištění. Nejde o náhodná probiotika na podporu imunity, ale o přesně sestavenou kombinaci bakterií s konkrétními metabolickými funkcemi.
- menší přírůstek hmotnosti při stejném kalorickém příjmu
- nižší podíl tukové tkáně v těle
- lepší regulace hladiny glukózy
- příznivější lipidový profil a lepší kondice jater
- zachování svalové hmoty
- zvýšená produkce hormonu FGF21
- aktivace béžových tukových buněk
- hustší síť sympatických nervů v tukové tkáni
Jak rychle se tuková tkáň dokáže proměnit
U myší se nové béžové tukové buňky začaly objevovat přibližně po dvou týdnech od zavedení diety a jejich počet dále rostl v následujících týdnech. Pod vlivem nízkého příjmu bílkovin tuková tkáň aktivovala geny spojené s produkcí tepla – stejné, jaké se zapínají při reakci organismu na chlad.
Po návratu zvířat k běžné stravě se spalující charakter tuku z velké části vytratil. Tato změna je tedy reverzibilní a závislá na aktuálních podmínkách. Různé části těla přitom reagovaly odlišně – záleželo na věku, pohlaví i umístění tukové tkáně. To potvrzuje, že tuková tkáň není jednou provždy napevno nastavena – i v dospělosti může měnit svou funkci pod vlivem signálů ze střev a jater.
Badatelé dále zjistili, že signály ze žlučových kyselin i z jater se opět setkávají přímo v tukové tkáni, kde společně podporují rozrůstání husté sítě sympatických nervů zodpovědných za spalování kalorií. Chyběl-li jeden z těchto signálů, nervová síť byla řidší a efekt „zhnědnutí“ výrazně slábl.
Podání léku přímo aktivujícího tuto nervovou dráhu dokázalo ztracený efekt obnovit – a to i bez plné přítomnosti bakterií. Mikroby tedy nervy nenahrazují, ale zesilují jejich účinek. Toto uspořádání dává vědcům hned několik potenciálních cílů pro nová léčiva – od receptorů pro žlučové kyseliny přes hormon FGF21 až po sympatické nervy v tukové tkáni.
Co tento výzkum znamená pro běžného člověka
Tato studie zatím nenabízí hotový návod na snadné hubnutí. Přináší však několik praktických závěrů. Předně: složení mikrobiomu má prokazatelný vliv na to, jak tělo nakládá s energií. To je dalším argumentem pro péči o střeva – omezení zbytečného užívání antibiotik, vyšší příjem vlákniny a pestrá, rozmanitá strava.
Roste také význam personalizace. Dva lidé na totožné dietě mohou reagovat zcela odlišně, liší-li se jejich střevní mikrobiom. V budoucnu by mohl lékař analýzu mikrobiomu doporučit nikoli ze zvědavosti, ale proto, aby mohl metabolickou terapii nebo konkrétní probiotika přizpůsobit profilu pacienta.
Myši na dietě s velmi nízkým obsahem bílkovin, doplněné o odpovídající bakterie, přibíraly méně na váze, měly méně tukové tkáně a lépe zvládaly glukózu než zvířata z kontrolní skupiny. Po přidání čtyř klíčových bakteriálních kmenů se výsledky dále zlepšovaly: klesaly hodnoty cholesterolu, triglyceridů i ukazatelů poškození jater.
Léky napodobující dietu jako medicína budoucnosti
Výzkumný tým rozhodně nedoporučuje drastické omezení bílkovin jako jednoduchý způsob hubnutí. Sledovaná dieta dodávala pouhopouhých sedm procent kalorií z bílkovin – zhruba o šedesát procent méně než v kontrolní skupině. Takový režim nelze považovat za bezpečný ani univerzálně použitelný způsob výživy pro člověka.
Dosavadní snahy zlepšit metabolismus pomocí běžných probiotik většinou nesplnily očekávání. Tableta s „hodnotnými bakteriemi“ zřídka přináší výrazné výsledky při kontrole tělesné hmotnosti nebo diabetu 2. typu. Situaci navíc komplikuje obrovská individuální rozmanitost: lidé se liší stravovacími návyky, užívanými léky, genetickými predispozicemi i celým ekosystémem mikroorganismů ve svých střevech.
Vědci místo toho ukazují cestu k lékům, které by účinky střevních bakterií během takové diety uměly napodobit. Potenciálních cílů je celá řada: receptory pro modifikované žlučové kyseliny, dráha FGF21 v játrech, receptory v nezralých tukových buňkách nebo faktory ovlivňující růst sympatických nervů v tukové tkáni. Celý řetězec propojení – střeva, mikroby, játra, tuk, nervový systém – vědci postupně rozplétají a převádějí do konkrétních biologických drah, které lze ověřovat v dalších medicínských studiích.
Stojí za to připomenout i samotný koncept béžového tuku. Vedle klasické bílé tukové tkáně ukládající energii a hnědého tuku, který ji spaluje, existuje přechodná forma – právě béžová. Jde o běžné tukové buňky, které za příznivých podmínek lze přepnout do spalovacího režimu. Tato studie ukazuje, že střevní bakterie jsou jedním z takových přepínačů – a rozhodně ne jediným hráčem v této složité skládačce.
