В новом исследовании сравниваются два наиболее распространенных хирургических метода лечения ожирения, известных как обходной желудочный анастомоз по Ру (RYGB) и лапароскопическое регулируемое бандажирование желудка (LAGB). Результаты показывают, что RYGB — более агрессивная из двух операций — вызывает глубокие изменения в составе микробных сообществ в кишечнике, в результате чего кишечная флора отличается от пациентов с ожирением и нормальным весом. Результаты, вероятно, связаны с драматической реорганизацией кишечника, вызванной операцией RYGB, которая увеличивает микробное разнообразие. Новое исследование открывает путь к новым методам диагностики и лечения ожирения.
Спектр неблагоприятных последствий для здоровья, связанных с ожирением, широк, включая такие разрушительные заболевания, как диабет 2 типа, ишемическая болезнь сердца, инсульт и некоторые формы рака. Пациенты часто теряют подвижность, социальную изоляцию и нетрудоспособность.
В настоящее время бариатрическая хирургия является наиболее эффективным методом лечения патологического ожирения с точки зрения значительной и устойчивой потери веса.
В новом исследовании, опубликованном в текущем выпуске журнала Nature Publishing Group, International Society for Microbial Ecology (ISME), Зера Эсра Ильхан, Роза Краймальник Браун и их коллеги из Института биодизайна при АГУ вместе с исследователями из клиники Майо и Тихоокеанская северо-западная национальная лаборатория, исследует микробные сообщества в кишечнике человека после операций RYBG и LAGB.
Результаты подтвердили их более ранние исследования с меньшим размером выборки, показав, что в случае более агрессивной и необратимой операции RYGB, микробные сообщества претерпели глубокий и постоянный сдвиг после потери веса. Полученный послеоперационный состав кишечных микробов, наблюдаемых у пациентов с RYGB, отличался как от пациентов с нормальным весом, так и от пациентов с ожирением, и демонстрировал высокое микробное разнообразие, связанное со здоровым кишечником.
В текущем исследовании также применялся метод ядерного магнитного резонанса (ЯМР) для изучения метаболома — смеси метаболитов, вырабатываемых различными микробами в кишечнике, при этом снова отмечаются значительные изменения в результате процедуры RYGB. В случае альтернативного лечения, LAGB, изменения микробиоты кишечника были умеренными, а сопутствующая потеря веса была менее выраженной.
«Это одно из первых исследований, показывающих, что анатомически разные операции с разной степенью успеха имеют разные результаты, связанные с микробиомом и микробиомом», — отмечает Ильхан, ведущий автор новой статьи. Кроме того, результаты показывают, что коррекция ожирения имеет тенденцию к улучшению связанных метаболических состояний, включая диабет и высокий уровень холестерина.
"Один из ключевых выводов статьи подтверждает то, что мы уже наблюдали в более ранних исследованиях. Шунтирование желудка с использованием RYGP оказало огромное влияние на структуру микробного сообщества », — говорит Краймальник-Браун. Этот факт может иметь серьезные последствия как для понимания, так и для лечения ожирения.
Персональные помощники тела
Миллионы бактериальных микробов в кишечнике человека выполняют широкий спектр важнейших функций в организме и даже влияют на настроение и поведение.
Среди их важнейших обязанностей — микроуправление питательными веществами в перевариваемой нами пище, поэтому они занимают центральное место в регулировании массы тела.
Контрольный индикатор патологии у пациентов с ожирением был обнаружен в кишечнике, где наблюдается заметно меньшее разнообразие микробных сообществ.
Как объясняет Краймальник-Браун, разнообразие кишечных микробов необходимо для хорошего здоровья. «Разнообразие — это хорошо, потому что мы называем функциональной избыточностью», — говорит она. "Если у вас есть 10 рабочих, которые могут выполнять ту же работу, когда один из них заболевает, работа все равно выполняется."
Напротив, низкое микробное разнообразие в кишечнике связано не только с ожирением, но и с рядом заболеваний, включая воспалительные заболевания кишечника, язвенный колит и аутизм. (Более раннее исследование Краймальник-Браун и ее коллег продемонстрировало уменьшение разнообразия кишечного микробиома аутичных детей, а в более позднем исследовании было продемонстрировано улучшение симптомов аутизма после трансплантации полезных микробов.)
Конкуренция в разнообразных микробных сетях в кишечнике помогает обеспечить систему сдержек и противовесов. В случае падения разнообразия хрупкая демократия может быть разрушена, и тирания может восторжествовать, поскольку популяции микробов, таких как Salmonella или Clostridium difficile, которые обычно существуют на низком уровне в кишечнике, расширяются и захватывают власть.
Целью исследования было изучить долгосрочные изменения в кишечнике у пациентов, перенесших одну из двух операций по крайней мере за 9 месяцев до этого, сравнивая их с пациентами с нормальным весом и пациентами с предбариатрическим ожирением. Хотя причины резкого расхождения результатов между RYGB и бандажированием желудка не совсем ясны, результаты показывают, что простого уменьшения размера желудка с помощью бандажирования желудка недостаточно, чтобы вызвать большие изменения микробных сообществ, наблюдаемые в группе RYGB.
Операция похудания
Одна из гипотез, выдвинутых авторами, заключается в том, что RYGB изменяет физиологию кишечника до такой степени, что микробы, ранее неспособные выжить в условиях толстой кишки, могут процветать в их хирургически измененной среде. «Одна из вещей, которые мы наблюдаем из литературы, заключается в том, что состав микробиома полости рта очень похож на состав микробиома толстой кишки после бариатрической хирургии», — говорит Ильхан. "Вы даете шанс новым микробам. Большинство видов чувствительны к кислоте, что подтверждает идею о том, что изменения уровня pH в желудке могут позволить этим микробам выжить и добраться до толстой кишки."
По словам Джона ДиБайза, гастроэнтеролога клиники Мэйо, Скоттсдейл и соавтора нового исследования, «эти новые данные о структуре и функционировании микробного сообщества значительно расширяют наши знания о том, как микробиом связан с потерей веса после бариатрической операции."
Хотя кажется очевидным, что операция RYGB вызвала необратимые изменения в бактериальных сообществах в кишечнике, полученное микробное сообщество также может действовать, чтобы поддерживать потерю веса в долгосрочной перспективе. Эксперименты показали, что трансплантация полезных микробов от мышей, перенесших операцию RYGB, мышам с ожирением вызывает резкую потерю веса. Хотя эти результаты еще предстоит повторить на людях, результаты открывают двери для возможного использования здоровых микробных сообществ для лечения ожирения.
Взвешивание будущих исследований
Хотя операция RYGB оказалась довольно успешной для многих пациентов, страдающих патологическим ожирением, это серьезная инвазивная процедура, которая сопряжена с определенными рисками. Кроме того, некоторые пациенты не добиваются успеха и восстанавливают вес, который они потеряли после операции, возможно, потому, что им не хватает благоприятных микробов, необходимых для постоянной потери веса.
Как говорит Ильхан, «пробиотик, который заменил бы операцию, был бы отличным. Еще один положительный результат — если мы сможем найти микробный биомаркер, который определит лучших кандидатов на операцию и устойчивую потерю веса."