Implicarea florei intestinale în medicinescențele metabolismului energetic

Nathalie M. Delzenne * și Patrice D. Cani

intestinale

Universitatea Catolică din Louvain, Unitatea de Farmacocinetică, Metabolism, Nutriție și Toxicologie, Bruxelles, Belgia. UCL, Unitatea PMNT-7369, Avenue E. Mounier, 73/69, B-1200 Bruxelles, Belgia

Microflora intestinală este acum considerată ca un organ cheie implicat în homeostazia energiei gazdei. Date recente sugerează că modificările ecosistemului bacteriilor intestinale ar putea contribui la dezvoltarea tulburărilor metabolice, cum ar fi diabetul de tip 2 și obezitatea. În primul rând, microflora intestinală poate crește eficiența energetică a alimentelor nedigerate prin fermentare, oferind astfel mai multă energie gazdei. În al doilea rând, fluxul și depozitarea acizilor grași în țesutul adipos se află sub controlul factorului adipocitar FIAF indus de post, expresie care depinde de microflora intestinală. În al treilea rând, alimentația bogată în grăsimi modifică profilul bacteriilor intestinale, ducând la o scădere a conținutului de bifidobacterii, care se corelează cu un nivel plasmatic mai mare de LPS, participând astfel la apariția inflamației, a rezistenței la insulină și a diabetului de tip 2 asociat cu obezitatea. Schimbarea compoziției microflorei intestinale ar putea fi un instrument util pentru prevenirea sau tratarea sindromului metabolic indus de dietă cu conținut ridicat de grăsimi/fibre scăzute.

Diabetul de tip 2 și obezitatea sunt două tulburări metabolice strâns legate și sunt dependente de un dezechilibru între aportul de energie din alimente și cheltuieli. Prin urmare, factorii de mediu menționați în mod clasic pentru a lupta împotriva dezvoltării acumulării de masă grasă și a patologiilor asociate acesteia sunt reducerea consumului excesiv de energie și promovarea activității fizice. Cu toate acestea, într-o populație tipică supusă unei pletore dietetice sau la „stres nutrițional” (dietă bogată în grăsimi), numai anumite persoane vor dezvolta obezitate și hiperglicemie, în timp ce altele vor fi mai puțin sensibile la modificările metabolice legate de zahărul din sânge. Dieta [1, 2]. Chiar dacă susceptibilitatea individuală poate fi legată de genom, un nou factor „de mediu” strâns asociat cu individul și care îl caracterizează încă de la naștere, pare a fi implicat în controlul greutății corporale și al homeostaziei energetice: flora intestinală. În timpul acestei sinteze vom încerca să facem lumină asupra primelor studii experimentale care au făcut posibilă ridicarea unui colț al voalului asupra rolului florei intestinale în controlul metabolismului energetic.

Flora intestinală umană: o grădină secretă

Cum poate flora să modifice stocarea energiei și să promoveze adipozitatea ?

Bacteriile intestinale reglează stocarea energiei în gazda lor

Rolul florei intestinale în dezvoltarea bolilor metabolice asociate obezității. Teoria eficienței energetice a furajelor și FIAF. Energia din carbohidrații nedigerabili - scăpând de digestia enzimelor din tractul digestiv superior - poate fi pusă la dispoziția gazdei prin intervenția bacteriilor intestinale, care îi fermentează în acizi carboxilici cu lanț scurt. Acesta din urmă poate fi utilizat ca substrat lipogenic și gluconeogen de către ficat. În plus, flora intestinală reglează expresia proteinei FIAF - scăderea expresiei FIAF crescând activitatea lipoproteinei lipazei, permițând acizilor grași să fie preluați de țesuturile periferice pentru depozitare sau oxidare. FIAF: factorul adipos indus de post; LPL: lipoproteină lipază.

Importanța schimbărilor calitative în floră

Ar putea inflamația bacteriană să fie factorul responsabil pentru dezvoltarea obezității și diabetului? ?

Alterarea florei intestinale după ingestia unei diete bogate în grăsimi și mecanisme asociate cu dezvoltarea inflamației, diabetului și obezității. Teoria lipopolizaharidei (LPS). Ingerarea unei diete bogate în lipide modifică compoziția florei intestinale (1), cu mai ales o scădere a bifidobacteriilor (2). Această modificare a florei intestinale este asociată cu o creștere a nivelului plasmatic de LPS. (3). LPS, după legarea la receptorul său complex CD14/TLR4, stimulează sinteza și secreția de citokine proinflamatorii care participă la dezvoltarea rezistenței la insulină. LPS: lipopolizaharide.

Toate aceste studii sugerează cu tărie rolul potențial al unui factor derivat din flora intestinală (lipopolizaharidă) în patogeneza diabetului asociat cu obezitatea.

Care sunt mediatorii metabolici dependenți de o modificare selectivă a florei intestinale ?

Modificarea florei intestinale prin prebiotice și efecte fiziologice. Rolul bifidobacteriilor și al peptidelor gastrointestinale. Ingerarea fibrelor fermentabile de tip prebiotic crește semnificativ și selectiv conținutul de bifidobacterii din intestin. Acest lucru este însoțit de o scădere a nivelului plasmatic de LPS și o scădere a inflamației. În plus, fermentarea prebioticelor mărește numărul de celule L intestinale și produsele lor de secreție - GLP-1 și PYY - ambele implicate în reglarea homeostaziei și satietății carbohidraților. LPS: lipopolizaharide; GLP-1: glucagon-like peptide-1; PYY: YY peptidă.

Concluzie

Referințe

  1. Tappy L. Consecințele metabolice ale supraalimentării la om. Curr Opin Clin Nutr Metab Care 2004; 7: 623-8. [Google Scholar]
  2. Levin BE, Keesey RE. Apărarea diferitelor puncte de referință ale greutății corporale la șobolanii obezi și rezistenți induși de dietă. Am J Physiol 1998; 274: R412-R419. [Google Scholar]
  3. Savage DC. Ecologia microbiană a tractului gastro-intestinal. Annu Rev Microbiol 1977; 31: 107–33. [Google Scholar]
  4. Turnbaugh PJ, Ley RE, Mahowald MA și colab. Un microbiom intestinal asociat obezității cu capacitate crescută de recoltare de energie. Natura 2006; 444: 1027–31. [Google Scholar]
  5. Xu J, Mahowald MA, Ley RE și colab. Evoluția bacteriilor simbiotice în intestinul uman distal. PLoS Biol 2007; 5: e156. [Google Scholar]
  6. Ley RE, Peterson DA, Gordon JI. Forțe ecologice și evolutive care modelează diversitatea microbiană în intestinul uman. Cell 2006; 124: 837-48. [Google Scholar]
  7. Gill SR, Pop M, Deboy RT și colab. Analiza metagenomică a microbiomului intestinal distal uman. Știința 2006; 312: 1355–9. [Google Scholar]
  8. Nicholson JK, Holmes E, Wilson ID. Microorganisme intestinale, metabolismul mamiferelor și asistență medicală personalizată. Nat Rev Microbiol 2005; 3: 431-8. [Google Scholar]
  9. Wong JM, De SR, Kendall CW și colab. Sănătatea colonului: fermentație și acizi grași cu lanț scurt. J Clin Gastroenterol 2006; 40: 235–43. [Google Scholar]
  10. Hill JO. Înțelegerea și abordarea epidemiei de obezitate: o perspectivă a echilibrului energetic. Endocr Rev 2006; 27: 750–61. [Google Scholar]
  11. Servin AL. Se „prinde” între microflora intestinală și gazdă. Med Sci (Paris) 2007; 23: 229–30. [Google Scholar]
  12. Backhed F, Ding H, Wang T și colab. Microbiota intestinală ca factor de mediu care reglează depozitarea grăsimilor. Proc Natl Acad Sci SUA 2004; 101: 15718–23. [Google Scholar]
  13. Foufelle F, Hegarty B, Bobard A și colab. Un nou rol pentru insulină în reglarea metabolismului hepatic glucidic-lipidic. Med Sci (Paris) 2005; 21: 569–71. [Google Scholar]
  14. Ley RE, Turnbaugh PJ, Klein S și colab. Ecologie microbiană: microbi intestinali umani asociați cu obezitatea. Natura 2006; 444: 1022–3. [Google Scholar]
  15. Cani PD, Neyrinck AM, Maton N și colab. Oligofructoza promovează sațietatea la șobolanii hrăniți cu o dietă bogată în grăsimi: implicarea Peptidei-1 asemănătoare glucagonului. Obes Res 2005; 13: 1000–7. [Google Scholar]
  16. Cani PD, Daubioul CA, Reusens B, și colab. Implicarea amidei peptide-1 (7-36) de tip glucagon endogen asupra efectului oligofructozei de scădere a glicemiei la șobolanii tratați cu streptozotocină. J Endocrinol 2005; 185: 457-65. [Google Scholar]
  17. Cani PD, Knauf C, Iglesias MA și colab. Îmbunătățirea toleranței la glucoză și a sensibilității hepatice la insulină de către oligofructoză necesită un receptor funcțional al peptidei 1 de tip glucagon. Diabet 2006; 55: 1484–90. [Google Scholar]
  18. Cani PD, Joly E, Horsmans Y și colab. Oligofructoza promovează sațietatea la omul sănătos: un studiu pilot. Eur J Clin Nutr 2006; 60: 567-72. [Google Scholar]
  19. Keenan MJ, Zhou J, McCutcheon KL și colab. Efectele amidonului rezistent, o fibră fermentabilă nedigerabilă, asupra reducerii grăsimii corporale. Obezitate (Silver Spring) 2006; 14: 1523–34. [Google Scholar]
  20. Backhed F, Manchester JK, Semenkovich CF și colab. Mecanisme care stau la baza rezistenței la obezitate indusă de dietă la șoarecii fără germeni. Proc Natl Acad Sci SUA 2007; 104: 979-84. [Google Scholar]
  21. Hotamisligil GS. Inflamație și tulburări metabolice. Natura 2006; 444: 860-7. [Google Scholar]
  22. Neal MD, Leaphart C, Levy R și colab. Enterocitul TLR4 mediază fagocitoza și translocația bacteriilor peste bariera intestinală. J Immunol 2006; 176: 3070–9. [Google Scholar]
  23. Vreugdenhil AC, Rousseau CH, Hartung T și colab. Proteina care leagă lipopolizaharida (LPS) mediază detoxifierea LPS de către chilomicroni. J Immunol 2003; 170: 1399–405. [Google Scholar]
  24. Wright SD, Ramos RA, Tobias PS și colab. CD14, un receptor pentru complexele de lipopolizaharidă (LPS) și proteina de legare a LPS. Știința 1990; 249: 1431–3. [Google Scholar]
  25. Cani PD, Amar J, Iglesias MA, și colab. Endotoxemia metabolică inițiază obezitatea și rezistența la insulină. Diabet 2007; 56: 1761–72. [Google Scholar]
  26. Brun P, Castagliuolo I, Leo VD și colab. Creșterea permeabilității intestinale la șoarecii obezi: noi dovezi în patogeneza steatohepatitei nealcoolice. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol 2007; 292: G518–25. [Google Scholar]
  27. Creely SJ, McTernan PG, Kusminski CM și colab. Lipopolizaharida activează un răspuns al sistemului imunitar înnăscut în țesutul adipos uman la obezitate și diabetul de tip 2. Am J Physiol Endocrinol Metab 2007; 292: E740–7. [Google Scholar]
  28. Gibson GR, Roberfroid MB. Modularea dietetică a microbiotei colonice umane: introducerea conceptului de prebiotice. J Nutr 1995; 125: 1401-12. [Google Scholar]
  29. Cani PD, Neyrinck AM, Fava F și colab. Creșterile selective ale bifidobacteriilor din microflora intestinală îmbunătățesc diabetul indus de diete bogate în grăsimi la șoareci printr-un mecanism asociat cu endotoxaemia. Diabetologia 2007; 50: 2374–83. [Google Scholar]
  30. Cani PD, Dewever C, Delzenne NM. Fructanii de tip inulină modulează peptidele gastro-intestinale implicate în reglarea poftei de mâncare (peptida-1 de tip glucagon și grelină) la șobolani. Br J Nutr 2004; 92: 521–6. [Google Scholar]
  31. Delzenne NM, Cani PD, Daubioul C, și colab. Impactul inulinei și oligofructozei asupra peptidelor gastrointestinale. Br J Nutr 2005; 93 (supl. 1): S157–61. [Google Scholar]