Содержание углеводов в фекалиях, особенно моносахаридов, доступных хозяину, увеличивается у людей с резистентностью к инсулину и связано с микробным метаболизмом углеводов и воспалительными цитокинами хозяина. Идентифицированы кишечные бактерии, связанные с резистентностью к инсулину и чувствительностью к инсулину, которые демонстрируют отчетливую картину углеводного метаболизма, и демонстрируют, что бактерии, связанные с чувствительностью к инсулину, улучшают фенотипы резистентности к инсулину у хозяина на мышиной модели.
Приведенные выше результаты мульти-омного анализа человека выявили связь между углеводными метаболитами и патологией ИР. Чтобы выяснить причинно-следственную связь между микробиотой кишечника, углеводами в фекалиях и метаболическими заболеваниями, сначала проанализировали метаболиты в бактериальной культуре 22 фекальных бактерий, связанных с ИС и ИР. Эти бактерии были выбраны на основе результатов профилей совместной встречаемости на уровне рода и на уровне вида (расширенные данные. Графики анализа основных компонентов 198 метаболитов показали, что Bacteroidales, типичный IS-ассоциированный бактериальный отряд, показал отчетливый метаболический профиль вдоль PC1. В число 10 основных метаболитов, способствующих разделению групп, вошли несколько аминокислот и продукты ферментации, такие как сукцинат и фумарат, и большинство этих метаболитов преимущественно продуцировались Bacteroidales.
В бактериальной культуре обнаружены 13 из 15 углеводов, связанных с ИР. Большинство этих углеводов были отрицательно связаны с PC1, что позволяет предположить, что эти метаболиты были отрицательно связаны с Bacteroidales. Глюкоза, манноза и глюкозамин преимущественно потреблялись Bacteroidales по сравнению с другими отрядами, тогда как лактулоза в основном продуцировалась Eubacteriales. Alistipes indistinctus оказался наиболее эффективным в потреблении широкого спектра углеводов. Эти результаты показывают, что виды Bacteroidales являются мощными потребителями некоторых углеводов, стимулируя производство продуктов их ферментации.
Затем проверили потенциальные терапевтические эффекты семи бактерий-кандидатов, которые, как было показано в исследованиях когорты людей, связаны с ИИ. Уровни глюкозы в крови после приема пищи были особенно снижены у мышей, которым вводили A. indistinctus , Alistipes Finegoldii и Bacteroides thetaiotaomicron , которых кормили диетой с высоким содержанием жиров. Тесты на толерантность к инсулину также показали, что эти штаммы улучшают ИР, особенно при введении A. indistinctus. Введение A. indistinctus улучшает прирост массы тела, эктопическое накопление триглицеридов в печени и непереносимость глюкозы. Уровни холестерина ЛПВП, адипонектина и, в меньшей степени, триглицеридов в сыворотке крови также улучшались у мышей, которых лечили A. indistinctus. Результаты гиперинсулинемически-эугликемического клэмп-анализа показали, что введение A. indistinctus значительно улучшало ИР и, в частности, утилизацию глюкозы во всем организме. Фосфорилирование АКТ в печени и придаточном жире было повышено у мышей, получавших A. indistinctus и A. Finegoldii, что позволяет предположить, что передача сигналов инсулина улучшалась в печени и жировой ткани. Эти результаты показывают эффективность применения A. indistinctus для уменьшения ожирения и ИР, вызванного диетой.
Избыточные моносахариды могут способствовать эктопическому накоплению липидов, одновременно активируя иммунные клетки, что приводит к вялотекущему воспалению и ИР. Фруктоза является широко признанным фактором риска воспаления и ИР из-за ее роли в накоплении липидов, тогда как было показано, что галактоза участвует в энергетическом метаболизме активированных иммунных клеток. Наши исследования in vivo подтверждают, что A. indistinctus введение улучшает накопление липидов и, следовательно, ИР, одновременно снижая уровни моносахаридов в кишечнике. Штаммы Alistipes подавляют углеводный обмен — это напрямую открывает возможность новой терапевтической стратегии. Учитывая, что A. indistinctus улучшил ИИ всего тела, было бы важно исследовать участие передачи сигналов инсулина не только в печени, но и в периферических тканях, включая скелетные мышцы и жировую ткань, а также накопление специфических липидных молекул (таких как церамиды и диацилглицерины) в этих тканях. Такие исследования могут пролить свет на основные механизмы, способствующие развитию A. indistinctus.-опосредованное улучшение ИР.
www.nature.com/articles/s41586-023-06466-x
