Бактерии для похудания

Американские ученые под руководством Шона Дэвиса из Университета Вандербильта (штат Теннесси) открыли новый способ лечения ожирения с помощью генно-модифицированных бактерий («Journal of Clinical Investigation», 2014, 124, 8, 3391—3406, doi: 10.1172/JCI72517).

Сегодня в развитых странах широко распространены болезни, связанные с нарушением обмена веществ: ожирение, диабет, сердечно-сосудистые заболевания. Современные методы борьбы с ними требуют ежедневного и пожизненного приема лекарств, диетического питания. Известно, однако, что состав микрофлоры кишечника влияет на течение этих заболеваний и восприимчивость к терапии, поэтому, изменяя микрофлору, можно воздействовать и на них (см., например, рубрику «Тематический поиск» в апрельском номере за 2014 год).

Внимание ученых из Университета Вандербильта привлекли N-ацилфосфатидилэтаноламины (NAPE) —предшественникиN-ацилэтаноламинов (NAE), липидов с говорящим названием «анорексигенные». В норме NAPE синтезируются в тонкой кишке после приема пищи. Фермент NAPE-PLD (N-ацилфосфатидилэтаноламин-фосфолипаза D) превращаетихвNAE,которыепритупляют чувство голода и тем самым препятствуют избыточному весу. Если в пище много жиров, то выработка NAPE, а следовательно, и NAE намного снижается, человек набирает вес. Исследователи предположили, что этому могут помешать бактерии, которые синтезируют NAPE. Известно, что при длительномприемеN-ацилэтаноламинов человек меньше ест, уменьшается всасывание жира, а также более активно окисляются жирные кислоты, что ведет к снижению веса.

Молекула N-ацилэтаноламина (NAE), где R– липид

Чтобы проверить эту гипотезу, ученые провели эксперимент на лабораторных мышах — ввели им генно-модифицированную кишечную палочку с активным геном фермента, отвечающего за синтез NAPE (ген взяли у арабидопсиса — растения, не менее популярного у генетиков, чем мышь и дрозофила).

В предварительных опытах самцы мышей получали в течение семи дней культуру бактерий через зонд. Контрольные группы получали вещество-наполнитель, обычную кишечную палочку и либактерий, убитых антибиотиком канамицином. У мышей, получавших живых ГМ-бактерий, но не в контрольных группах, общее потребление пищи сократилось на 15%. Дополнительные исследования показали, что уровень NAPE существенно вырос в прямой кишке, а в других участках желудочно-кишечного тракта увеличился не сильно.

Для дальнейших опытов в кишечную палочку, помимо гена фермента, синтезирующего NAPE, ввели ген фермента люциферазы, который позаимствовали у бактерии Photorhabdus luminescens. Люцифераза проводит химическую реакциюс выделением света (это явление называется биолюминесценцией). Свечение регистрировали прямо через выбритые животики живых мышей, а также в фекалиях, и по его интенсивности судили, успешно ли модифицированные бактерии колонизируют кишечник.

Генномодифицированная бактерия не только способствует похудению, но и светится, да настолько ярко, что это свечение можно регистрировать прямо в живой мыши (изображение в псевдоцветах)

Затем новые группы мышей посадили на высококалорийную диету, включающую 60% жиров. Бактерий мыши принимали с питьевой водой, куда добавляли немного желатина. Контрольные зверьки пили просто воду, или воду с желатином, или с бактерией, не синтезирующей фермент. Эксперимент продолжался восемь недель. Мыши с ГМ-бактериями меньше ели, набирали меньше веса, у них медленнее развивалась инсулинорезистентность, ожирение печени. При этом у них не наблюдалось никаких признаков плохого самочувствия, не замечено было также масштабных изменений состава микробиоты. Аналогичные результаты исследователи получили и в других модификациях опыта, в том числе с линией мышей, генетически предрасположенных к ожирению. Интересно, что в фекалиях светящиеся бактерии сохранялись как минимум четыре недели после того, как мыши кончали их принимать, — эффект оказался долговременным. А терапевтический эффект держался еще дольше — после приема бактерий мыши не набирали вес в течение 9—12 недель.

Ученым еще предстоят эксперименты с лабораторными мышами, чтобы определить оптимальную частоту и продолжительность приема нового лекарства для предотвращения избыточного веса в течение всей жизни животного. Но очевидно, что подобная схема лечения существенно легче и «естественнее» для организма, чем сильнодействующие препараты и пожизненная диета. Благодаря улучшению таких показателей, как толерантность к глюкозе и чувствительность к инсулину, новый препарат поможет справиться не только с ожирением, но, возможно, и с сахарным диабетом.

ГМ-бактерии мешают набирать вес мышам линии TallyHo, которые страдают от ожирения, даже если получают стандартный корм.

ГМ-бактерии мешают набирать вес мышам линии TallyHo, которые страдают от ожирения, даже если получают стандартный корм. Нижняя кривая — опыт, верхние — контроль.