Microbiomul intestinal, homeostazia energetică și implicațiile pentru hipertensiune
Ruth A. Riedl
1 Departamentul de farmacologie, Universitatea din Iowa
Samantha N. Atkinson
2 Departamentul de Microbiologie, Universitatea din Iowa
8 Departamentul de Microbiologie și Genetică Moleculară, Colegiul Medical din Wisconsin
Colin ML Burnett
3 Departamentul de Medicină Internă, Universitatea din Iowa
Justin L. Grobe
1 Departamentul de farmacologie, Universitatea din Iowa
4 Departamentul Iowa Microbiology Microbiome Initiative, Universitatea din Iowa
5 Inițiativa Departamentului de Cercetare și Educație în Obezitate, Universitatea din Iowa
6 Center for Hypertension Research, Universitatea din Iowa
7 Fraternal Order of Eagles ’Diabetes Research Center, Universitatea din Iowa
John R. Kirby
2 Departamentul de Microbiologie, Universitatea din Iowa
4 Departamentul Iowa Microbiology Microbiome Initiative, Universitatea din Iowa
5 Inițiativa Departamentului de Cercetare și Educație în Obezitate, Universitatea din Iowa
7 Fraternal Order of Eagles ’Diabetes Research Center, Universitatea din Iowa
8 Departamentul de Microbiologie și Genetică Moleculară, Colegiul Medical din Wisconsin
Abstract
Scopul revizuirii
Influența bacteriilor intestinale asupra fiziologiei gazdei este din ce în ce mai recunoscută, dar lipsesc legăturile mecaniciste. Bolile de dezechilibru energetic, cum ar fi obezitatea și diabetul, reprezintă factori de risc majori pentru bolile cardiovasculare, cum ar fi hipertensiunea. Astfel, aici analizăm contribuțiile mecaniciste actuale ale microbiotei intestinale pentru a găzdui energie.
Descoperiri recente
Bacteriile intestinale generează o multitudine de molecule mici care pot semnaliza gazdele țesuturilor din interiorul și dincolo de tractul gastrointestinal pentru a influența fiziologia gazdei, iar bacteriile intestinale pot influența și eficiența digestivă a gazdei prin modificarea biodisponibilității polizaharidelor, totuși efectele energetice cantitative ale acestor procese rămân neclar. Recent, echipa noastră a demonstrat că bacteriile intestinale constituie o biomasă termogenă anaerobă majoră, care poate explica cantitativ obezitatea.
rezumat
Înțelegerea cantitativă a mecanismelor prin care bacteriile intestinale influențează homeostazia energetică pot informa în cele din urmă relația dintre bacteriile intestinale și disfuncția cardiovasculară.
Introducere
Echilibrul energetic și hipertensiunea
Obezitatea și hipertensiunea sunt puternic corelate la om [1-3]. O mare majoritate (71%) dintre pacienții cu diabet suferă de asemenea hipertensiune [4]. American Heart Association a publicat că obezitatea și tulburările metabolice asociate reprezintă cea mai mare provocare pentru îmbunătățirea sănătății cardiovasculare [5, 6]. Astfel, devine din ce în ce mai clar că sănătatea cardiovasculară este indisolubil legată de sănătatea metabolică. Înțelegerea epidemiei de obezitate și dezvoltarea unor abordări noi pentru a preveni creșterea în greutate și pentru a menține pierderea în greutate ar trebui, prin urmare, să fie de un interes crescând pentru cercetătorii cardiovasculari.
Un rol pentru bacteriile intestinale în echilibrul energetic
Dovezi puternice susțin un rol al bacteriilor intestinale (microbiota intestinului) în echilibrul energetic [12]. Studiile timpurii care au investigat rolul bacteriilor intestinale modificate în metabolismul gazdei au demonstrat că mediul gazdă contribuie la compoziția microbiotei intestinale și că microbiota intestinală contribuie la eficiența digestivă a gazdei.
În mod colectiv, aceste studii au condus la ipotezele de lucru că microbiota intestinală contribuie la energetica întregului organism, inclusiv efectele asupra fluxului de energie al țesutului gazdă și asupra fluxului de energie prin însăși biomasa bacteriilor și că abundența relativă a speciilor distincte de bacterii modifică contribuțiile microbiotei intestinale la găzduirea energeticii.
Modularea energiei gazdei de către bacteriile intestinale: Eficiență digestivă
Eficiența digestivă, sau eficiența tractului gastro-intestinal pentru a extrage caloriile din alimentele ingerate, este un factor major al echilibrului energetic. Inhibarea absorbției acizilor grași de către inhibitorul lipazei pancreatice Orlistat are ca rezultat o pierdere în greutate relativ rapidă la oameni cu un conținut normal de grăsimi dietetice ridicate [9]. Capacitatea bacteriilor de a metaboliza polizaharidele, care altfel nu sunt disponibile pentru absorbție de către gazdă, [24] și localizarea bacteriilor în tractul gastro-intestinal determină ipoteza că aceste microorganisme pot contribui la eficiența digestivă.