Bezmikrobní myšky a užitečnost střevních bakterií

Čeští vědci poprvé prokázali důležitost střevních bakterií pro náš růst po narození. Otevřeli tak nové možnosti v boji proti škodlivým účinkům chronické dětské podvýživy.

Vědečtí pracovníci Laboratoře gnotobiologie (gnotobiologie je odvětví imunologie, zabývá se zkoumáním živočichů získaných sterilními chirurgickými postupy nebo sterilním líhnutím z vajec) Mikrobiologického ústavu AV ČR, v. v. i., v Novém Hrádku ve spolupráci s francouzskými kolegy z Ústavu funkční genomiky v Lyonu, laboratoře Carmen a laboratoře BF2I, zkoumali důležitost střevních bakterií pro lidský organismus. Zjistili, že určité kmeny střevních bakterií druhu Lactobacillus plantarum jsou nejen nezbytné pro správný růst jedince po narození, ale v dospělosti také přispívají k určení jeho velikosti. K výzkumu využili unikátní model tzv. bezmikrobních myší. Výsledky byly publikovány 19. února 2016 v prestižním časopise Science. Nové poznatky umožňují účinnější boj proti škodlivým účinkům chronické dětské podvýživy, mezi jejíž nejvýraznější projevy patří zpomalení růstu.

Můžeme pomoci 150 milionům dětí

První autor článku Mgr. Martin Schwarzer, Ph.D., z Laboratoře gnotobiologie MBÚ AV ČR říká: „Naše výsledky ukazují, že ústřední molekulou regulující růst je inzulinu podobný růstový faktor-1 (IGF-1), jehož produkce a aktivita je částečně řízena střevními bakteriemi. Výsledky rovněž ukazují, že některé bakterie rodu Lactobacillus, včetně námi testovaného izolátu L.plantarum^WJL, mají schopnost podporovat postnatální růst savců.“ A dodává: „V současné době trpí následky chronické podvýživy především v zemích s nízkou životní úrovní více než150 milionů dětí mladších pěti let. Náš objev otevírá nové možnosti pro využití vybraných bakterií ke zmírnění škodlivých účinků chronické podvýživy na jejich růst.“

Správné střevní bakterie ovlivňují mechanizmus růstu

V mladém věku ovlivňuje růst savců vzájemné působení příjmu potravy a hormonálních signálů. V případě akutní podvýživy dochází po několika dnech k významnému úbytku hmotnosti, na kterém se mimo jiné do značné míry podílejí změny ve složení střevních bakterií. Naproti tomu se při chronické podvýživě celkově zpomaluje růst. Zpomalování růstu způsobuje míra odolnosti (rezistence) k působení růstového hormonu, který je vylučován hypofýzou – endokrinní žlázou nacházející se v mozku. Za normálních okolností růstový hormon stimuluje produkci růstových faktorů, jakým je například inzulinu podobný růstový faktor 1 (IGF-1) v játrech a periferních tkáních. Při rezistenci k růstovému hormonu produkce IGF-1 klesá, což má za následek opožděný vývoj – jedinec je menší a váží méně, než odpovídá jeho věku. O vlivu mikroflóry na tento mechanismus se dosud nevědělo.

Octomilky i myšky pomohly

V předchozí práci tým Dr. François Leulier z Ústavu funkční genomiky v Lyonu, který se podílel i na současné studii, doložil, že vybrané bakterie druhu Lactobacillus plantarum dokážou podpořit růst larev octomilky (Drosophila melanogaster) i za podmínek chronické podvýživy.

Bakterie druhu Lactobacillus plantarum se však běžně vyskytují nejen ve střevním traktu octomilek, ale také savců, včetně myší a člověka. Vědci se proto rozhodli studovat růst původně bezmikrobních myší, kterým zažívací trakt osadili touto jednou vybranou bakterií. Myši osazené bakterií Lactobacilus plantarum jak při běžné stravě, tak v podvyživeném stavu produkovaly více IGF-1, více přibíraly na váze a rostly rychleji než myši bezmikrobní.

Úlohu střevních bakterií při kontrole růstu vědci tak poprvé prokázali porovnáním růstu mladých myší s normální střevní mikroflórou a myší bezmikrobních za různých výživových podmínek. Zjistili, že jak při normální stravě, tak i při nutričně chudé stravě bezmikrobní myši nejenže vážily méně, ale byly také menší než „normální“ myši. Navíc měly také kratší a slabší kosti. Kromě toho se u bezmikrobních myší našlo nižší množství hormonu IGF-1. Nezbytnost IGF-1 pro správný růst prokázali vědci tím, že zablokovali jeho působení u standardních myší, čímž snížili jejich celkovou kinetiku růstu. Naopak, pokud IGF-1 dodali myším bezmikrobním, jejich růst se zrychlil.

Zdroje

Lactobacillus plantarum promotes Drosophila systemic growth by modulating hormonal signals through TOR-dependent nutrient sensing, Gilles Storelli, Arnaud Defaye, Berra Erkosar, Pascal Hols, Julien Royet, François Leulier, Cell Metabolism (2011) 14(3):403-414

Lactobacillus plantarum strain maintains growth of infant mice during chronic undernutrition. Martin Schwarzer, Kassem Makki, Gilles Storelli, Irma Machuca-Gayet, Dagmar Srutkova, Petra Hermanova, Maria Elena Martino, Severine Balmand, Tomas Hudcovic, Abdelaziz Heddi, Jennifer Rieusset, Hana KOzakova, Hubert Vidal, François Leulier. Science, 19 February 2016.

Tisková zpráva MBÚ.