Микробиальная терапия похудения!

Вы задумывались почему комары кусают некоторых людей гораздо чаще чем других? Нет, не потому что они слаще (иначе бы меня закусали совсем). Причина совершенно другая. Дело в одном органе (хотя и он не однороден), который весит примерно 1500гр. Это наши родные МИКРОБЫ. Микробы, которые находятся на коже у разных людей отличаются. А они производят разные химические вещества, которые комары по разному воспринимают. Другой пример: разновидность микробов в желудке определяет если некоторые болеутоляющие являются токсичными для вашей печени.

Микробы играют огромную роль в нашей жизни: они помогают нам переваривать пищу, «образовывать» нашу иммунную систему, сопротивляться болезням, и влияют даже на наше поведение.

Ставится вопрос: что это за штамы? Как они отличаются друг от друга? В трех-миллион-доларовом проекте HMBP была сделана карта всех A, T, G, C , т.е. геном микробов в человеческом теле на основе 250 здоровых участников. Виды микробов можно грубо разделить на 4 группы: оральные, кожные, вагинальные и фекальные.

У людей геном идентичен на 99,99%, но микробиальная идентичность может достичь только 10%. Это означает, что вполне возможно, что вы с вашим партнером отличаетесь микробиально на 90%. Но почему микробы так сильно влияют на нас? Потому что их много. Очень много – больше чем нас: если в человеческом теле насчитывается 10 триллионов клеток, то микробов в 10 раза больше! У каждого из нас примерно 20.000 генов. А наши микробы имеют 2-20 миллионов генов. Так что, когда мы что-то трогаем мы оставляем не только наша ДНК, но и ДНК наших микробов. Если мы возьмём с компьютерной мыши ДНК микробов, мы можем определить с 95% вероятностью, кто эту мышь трогал.

Внимание, мамочки!

Микробиальная идентичность довольно стабильная. Она очень сильно зависит от того, как мы рождены. Если ребенок родился нормальным путем, то его микробы довольно идентичны с вагинальной формы матери. Микробы детей, рожденных путем кесарева сечения, выглядят как кожные. Поэтому у этих детей больше случаев астмы, больше аллергий, чаще ожирение, так как отсутствуют важные защитные микробы. Чтобы исследовать этот вопрос, было сделано следующее: были взяты две группы детей рожденных путем кесарева сечения. О первой группе заботились в обычном режиме. Вторую группу сразу после рождения покрыли вагинальной микробиальной пленкой матери. В течении трех лет наблюдалось состояние здоровья обоих групп и результаты были более чем ошеломляющие: вторая группа почти не болела.

Если смотреть на фекальную микробную группу малыша, то она практически идентична с вагинальной группой матери. И только через 2,5 года она становится по настоящему «фекальной». НО: если ребенок принимает антибиотик, то развитие меняется радикально и ребенку понадобятся месяцы чтобы достичь того уровеня развития, какой был бы без принятия антибиотиков. К тому же было замечено, что если ребенку даются антибиотики в первом полугодии жизни, вероятность ожирения позже возрастает в разы.

Если анализировать микробы кишки, то с 90% точностью можно сказать, человек худой или толстый. Самое интересное, что если у нас есть полный геном этого человека то вероятность точности прогноза составляет только 60%! Оказывается, эти 1,5кг микробов влияют на такие заболевания, как ожирение больше чем любой ген нашего генома.
Другое исследование: в безмикробиальной среде были выращены мыши. Им были введены микробы ожиревших мышей. В результат мыши выросли более ожиревшие, нежели тем, которым вводили микробы нормальных мышей. Одна из причин в том, что микробы помогают более эффективно усвоит тоu же самую еду. Но гораздо важнее другая причина: это изменение поведения – мыши кушали гораздо больше чем если их микробы были oт нормальных мышей. И они жирели только если им давали кушать, столько сколько они хотели.

И это не все: были взяты микробы человека с ожирением и введены мышам, выращенным в безмикробиальной среде. Мыши стали «жирнее» нежели те, которые получали микробы с худого человека. Ученые создали на базе данных микробиальную среду, которая не позволяла мышам ожиреть. Было сделано еще исследование: мышам дали препарат на основе бактерий микробов детей больных куашиоркор (острая форма недоедания). Мыши потеряли 30% их веса в течении 3 недель. Тот же самый препарат был сделан на основе микробов здоровых близнецов и мыши регенерировали свой вес.

Так что вполне возможно что скоро проблемы похудения будут решаться препаратами на основе микробиальных культур. И, это, по словам ученных, не за горами.

Источники
[1] Turnbaugh, P.J, Hamady, M., Ley, R., Fraser, C., Knight, R., and Gordon, J.I. (2007) "The human microbiome project: exploring the microbial side of ourselves". Nature 449:804.
[2] Lozupone, C.A. and Knight, R. (2005). "Unifrac: A New Phylogenetic Method For Comparing Microbial Communities." Appl Envrionm Microbiol 71:8228-35.
[3] Ley, R.E., Backhed, F., Turnbaugh, P., Lozupone, C.A., Knight, R.D., and Gordon, J.I. (2005) "Obesity alters gut microbial ecology." Proceedings of the National Academy of Sciences. 102:11070-11075.
[4] Lozupone, C.A., and Knight, R. (2007) "Global patterns in bacterial diversity." PNAS 104:11436-40.
[5] Ley, R.E., Hamady, M., Lozupone, C., Turnbaugh, P.J., Ramey, R.R., Bircher, J.S., Schlegel, M.L., Tucker, T.A., Schrenzel, M.D., Knight, R., and Gordon, J.I. (2008) "Evolution of Mammals and their Gut Microbes." Science 320:1647-51.
[6] Hamady, M., Walker, J.J., Harris, J.K., Gold, N., and Knight, R. (2008) "Error-correcting barcoded primers for pyrosequencing hundreds of samples in multiplex". Nature Methods 5:235-7.
[7] McKenna, P., Hoffman, C., Aye, P.P., Lackner. A., Liu, Z., Lozupone, C.A., Hamady, M., Knight, R., and Bushman, F.D. (2008) "The Macaque Gut Microbiome in Health, Lentiviral Infection and Inflammatory Bowel Disease." PLoS Pathogens 4:e20
[8] Fierer, N., Hamady, M., Lauber, C., and Knight, R. (2008) "The influence of sex, handedness, and washing on the diversity of hand surface bacteria." PNAS 105:17994
[9] Turnbaugh, P.J., Hamady, M., Yatsunenko, T., Cantarel, B.L., Duncan, A., Ley, R.E., Sogin, M.L., Jones, W.J., Roe, B.A., Affourtit, J.P., Egholm, M., Henrissat, B., Heath, A.C., Knight, R., and Gordon, J.I. (2009) "A core gut microbiome in obese and lean twins." Nature 457:480-4.
[10] Lozupone, C.A., Hamady, M., Cantarel, B.L., Coutinho, P.M., Henrissat, B., Gordon, J.I., and Knight, R. (2008). "The convergence of carbohydrate active gene repertoires in human gut microbes." PNAS 105:15076.
[11] Costello, E.K., Lauber, C.L., Hamady, M., Fierer, N., JGordon, J.I., and Knight, R. (2009). "Bacterial community variation in human body habitats over space and time."' Science 326:1694.
[12] Smit, S., Yarus, M, and Knight, R (2006). "Natural selection is not required to explain universal compositional patterns in rRNA structural categories." RNA 12:1-14.
[13] Smit, S., Widmann, J. and Knight, R. (2007) "Evolutionary rates vary among rRNA structural elements." Nucleic Acids Res 35:3339-54.
[14] Smit, S., Knight, R. and Heringa, J. (2009) "RNA structure prediction from evolutionary patterns of nucleotide composition". NAR 37:1378-86.
[15] Knight, R., Birmingham, A. E., and Yarus, M. (2004). "Bayesfold: Rational secondary folds that combine thermodynamic, covariation and chemical data for aligned RNA sequences". RNA 10(9):1323-36.
[16] Knight, R. and Yarus, M. (2003). "Finding specific RNA motifs: Function in a zeptomole world?" RNA 9:218-230.
[17] Knight, R., De Sterck, H., Markel, R., Smit, S., Oshmyansky, A., and Yarus, M. (2005) "Abundance of correctly folded RNA motifs in sequence space, calculated on computational grids". Nucleic Acids Research 33:5924-35.
[18] Legiewicz, M., Lozupone, C., Knight, R. and Yarus, M. (2005). "Size and constant sequences alter selection". RNA 11:1701-9.
[19] Lozupone, C., Hamady, M. and Knight, R. (2006). "UniFrac: An Online Tool for Comparing Microbial Community Diversity in a Phylogenetic Context." BMC Bioinformatics 7:371
[20] Lozupone, C., Hamady, M. and Knight, R. (2010). "Fast UniFrac: facilitating high-throughput phylogenetic analyses of microbial communities including analysis of pyrosequencing and PhyloChip data." ISME J 4:7
21 Resing, K.A., Meyer-Arendt, K.E., Alex M. Mendoza, A.M., Aveline-Wolf, L.D., Jonscher, K.R., Pierce, K.G., Old, W.M., Cheung, H.T., Russell, S., Wattawa, J.L., Goehle, G.R., Knight, R.D., and Ahn, N.G. (2004). "Improving reproducibility and sensitivity in identifying human proteins by shotgun proteomics." Anal Chem. 76(13):3556-68
22 Ruth, M.C., Old, W.M., Emrick, M.A., Meyer-Arendt, K., Aveline-Wold, L.D., Pierce, K.G., Mendoza, A.M., Sevinsky, J.R., Hamady, M., Knight, R.D., Resing, K.A., and Ahn, N.G. "Analysis of Membrane Proteins from Human Chronic Myelogenous Leukemia Cells: Comparison of Extraction Methods for Multidimensional LC-MS/MS". Journal of Proteome Research 5:709-19.
[23] Widmann, J., Hamady, M., and Knight, R. (2006). "DivergentSet: Picking non-redundant sequences from large sequence collections." Mol Cell Proteomics 8:1520-1532.
[24] Hamady, M., Widmann, J., Copley, S.D., and Knight, R. (2008) "MotifCluster: An interactive online tool for clustering and visualizing sequences using shared motifs." Genome Biol 9:R128.
[25] Smit, S., Rother, C., Heringa, J., and Knight, R. (2008) "From knotted to nested RNA structures: a variety of computational methods to objectively untangle RNA pseudoknots." RNA 14:410-6.
[26] Knight, R., Maxwell, P., Birmingham, A., Carnes, J., Caporaso, J.G., Easton, B.C., Hamady, M., Liu, Z., Lozupone, C., Sammut, R., Smit, S., Wakefield, M., Widmann, J., Wikman, S., Wilson, S., and Huttley, G.A.. (2007) "PyCogent: a toolkit for making sense from sequence." Genome Biology 8:R171.