Връзка между микробиотата и затлъстяването - PDF безплатно изтегляне
Хамбургски университет за приложни науки Факултет по природни науки Екотрофология Курс на обучение Връзка между микробиота и затлъстяване Бакалавърска теза Дата на подаване: 20 декември 2012 г. Изпратено от: Viktoria Gembuh Номер на зрелост: 1973378 Контролиращ изпит: проф. Силя Отенс Втори изпитващ: проф. Д-р Кристин Бер-Вьолцер
Благодарности На този етап бих искал да благодаря на моя ръководител проф. Д-р. Силя Отенс и втори изпитващ проф. Д-р Кристин Бер-Вьолцер благодаря, че ми предоставихте тази бакалавърска дисертация. Професор доктор. Бих искал да благодаря на Ottens за отлична подкрепа и професионална компетентност. Специални благодарности отивам на моето семейство, което не само ме подкрепи по време на бакалавърската ми дисертация, но и по време на следването ми със съвети и действия. Бих искала да благодаря на съпруга си за мотивацията, разбирането и търпението. Много благодаря на моите приятели за тяхната морална подкрепа! 2
11. Промени в чревната микробиота при затлъстяване. 27 11.1 Чревна флора и енергиен добив от храната. 28 11.2 Взаимодействие между хранителната и чревната флора. 29 11.3 Промени в чревната микробиота при хората. 31 12. Дискусия. 34 12.1 Проучвания върху животински модели. 34 12.2 Човешки изследвания. 39 12.3 Значение на проучванията. 43 13. Заключение. 44 14. Outlook. 46 Резюме. 47 резюме. 48 Библиография. 49 4
Списък на съкращенията AMPK Адинозин Монофосфат активиран протеин киназа Съотношение B/F Бактероидети/Фирмикути BF деца FIAF ЕС деца GF мишки GIT HF HS KBE LF LPL LPS PP SCFA Буркино Фасо деца (Буркина Фасо, държава в Африка) Индуциран на гладно мастен фактор Европейски съюз Деца без микроби Мишки без стомашно-чревен тракт Високо съдържание на мазнини Високо съдържание на захар Единица за образуване на колонии Нискомаслени липопротеини Липаза Липополизахарид Растителни полизахариди или Растителни полизахариди Кратковерижни мастни киселини или къси вериги Мастни киселини 5
Списък на фигури Фигура 1: Бактериална ферментация на сложните полимери 10 Фигура 2: Зависима от възрастта развитие на чревната флора 23 Фигура 3: Чревна чревна флора и развитие на затлъстяване . 35 Списък на таблици Таблица 1: Колонизация на стомашно-чревния тракт . 15 Таблица 2: Най-важните бактериални родове и фила при човека Чревна флора. 18 6
3.1 Метаболитна функция на микробиотата Чревните бактерии са много адаптивни. В зависимост от това как се променя средата, можете незабавно да реагирате на тези промени. Това става чрез различни ензими, които произвеждат чревни бактерии. Има два вида ензими: конститутивни и индуцируеми ензими. Първите са винаги активни, докато индуцируемите ензими се активират само когато е необходимо (Beckmann, Rüffer, 2000, стр. 19-20). Такава адаптивност дава възможност да се участва в храносмилането и разграждането на добавените хранителни вещества, както е необходимо (Autenrieth, 2000, стр. 7; Bischoff, 2011, o. A.; Neumeister et al., 2009, стр. 112). Фигура 1: Бактериална ферментация на сложните полимери Източник: Blaut, 2012, стр. 3. Фигура 1 илюстрира участието на микробиотата в сложни метаболитни процеси в организма. Чревната флора има способността да черпи енергия от иначе несмилаеми хранителни компоненти като клетъчните стени на зеленчуците и зърнените култури (Beckmann, Rüffer, 2000, стр. 19-22; Braegger, 2012, стр. 10
Правилно поддържане на физиологичната чревна флора в безопасност (Autenrieth, 2000, стр. 8; Neumeister et al., 2009, стр. 113-114). 5. Колонизация на стомашно-чревния тракт с чревни бактерии Стомашно-чревният тракт изпълнява най-важните функции в организма като смилане на храната, усвояване на хранителни вещества и отделяне на метаболитни продукти. Физиологично и функционално GIT е населен с различна плътност на бактериите. Броят и разнообразието на чревните бактерии рязко се увеличават от устната кухина до ануса (Hammer, Aichbichler, 2003, стр. 16; Kasper, 2004, стр. 78; Neumeister et al., 2009, стр. 113; Musso, Gambino, Cassader, 2010, o.A.). Таблица 1 дава преглед на най-важните бактериални видове и тяхната гъстота на популацията във всеки отдел на храносмилателния тракт. Таблица 1: Колонизация на стомашно-чревния тракт Източник: Autenrieth, 2000, стр. 7. 15
неговата среда с ниско съдържание на кислород измества аеробните видове бактерии и предлага добра възможност за размножаване на анаеробите; до 99% от общите бактерии в дебелото черво са анаеробни (Beckmann, Rüffer, 2000, стр. 10-12, 25-26). 7. Най-важните чревни бактериални видове на храносмилателния тракт От биологична гледна точка се прави разлика между общо 22 бактериални групи (фила). Таблица 2 показва общия преглед на най-важните чревни бактерии в чревната флора на човека. Въпреки необикновеното разнообразие на микроорганизмите, в червата доминират четири големи бактериални тила: облигатни анаеробни бактерии от типа Fermicutes, облигатни анаеробни бактерии от типа Bacteroidetes и представители на фила Proteobacteria и Actinobacteria (Friedrichs et al., 2012, стр. 284-285; Gorkiewicz, 2009, Gorkiewicz, 2009 P. 15; Tilg, Kaser, 2011, o. A.). Таблица 2: Най-важните бактериални родове и фила в чревната флора на човека Източник: DiBiase et al., 2008, стр. 462. 18
Фигура 2: Зависимо от възрастта развитие на човешката чревна флора Източник: Kasper, 2004, стр. 79. 8.1 Първа фаза: първа колонизация Първата колонизация настъпва непосредствено след раждането чрез поглъщане на околоплодната течност и вагиналните секрети, така наречената орална ваксинация (Beckmann, Rüffer, 2000, p . 5; Braune, 2012, стр. 7). Червата на плода е стерилна и се колонизира от микроби по време на преминаването му през родовия канал (Vrieze et al., 2010, o. A.). Колонизацията на червата се осъществява главно с аеробни и микроаерофилни микроби като Е. coli, стрептококи и лактобацили. С течение на времето аеробите консумират кислород и по този начин допринасят за развитието на среда с ниско съдържание на кислород и размножаването на анаероби (Beckmann, Rüffer, 2000, стр. 5; Braune, 2012, стр. 7; Kasper, 2004, стр. 78-79). Типът раждане (чрез цезарово сечение или естествено раждане) влияе върху бактериалния състав на микробиотата. По време на естественото раждане бебетата са изложени на бактериални източници като вагинална и фекална флора от майката и са предимно заразени с бифидобактерии и Bacteroides spp. колонизиран. Микробиотата на децата от цезарово сечение обикновено се състои от микроорганизми в околната среда 23
Друго проучване показа, че не само колонизацията на червата е отговорна за драстичното наддаване на тегло, но и че дисбалансът в бактериалния състав също може да предизвика повишено съхранение на мазнини. Ley et al. изследва връзката между състава на чревната флора и енергийния добив при мишки с дефект на ген лептин. Екипът извърши експеримента върху две поколения мишки. Обектите на изследване се състоят от ob/ob мишки с мутация в лептиновия ген, тънки ob/+ и +/+ животни и техните ob/+ майки. На всички животни е дадена диета с високо съдържание на полизахариди. При ob/ob мишки, диетата води до 50% намаление на Bacteroidetes и пропорционално увеличение на Firmicutes (P 0,05). При конвенционалните мишки се забелязва не само увеличаване на теглото, но и увеличаване на маркера за възпаление TNF-a. По време на хранене с диета с високо съдържание на мазнини, нивото на TNF-α нараства значително и корелира с увеличаването на телесното тегло и високия процент на телесни мазнини при конвенционалните мишки, но не и при GF животни (P.