Darmbacteriën zijn 'belangrijke speler' in het succes van gewichtsverlies

iemand die een microscoop gebruikt met een blauwe achtergrond

  • Recent onderzoek suggereert dat de samenstelling van het darmmicrobioom iemands kans op obesitas kan voorspellen.
  • Een nieuwe studie meldt dat verschillen in het functionele profiel van het darmmicrobioom ook verband houden met de reactie van het lichaam op interventies voor gewichtsverlies.
  • Uit de studie bleek dat genen van het darmmicrobioom die verband houden met bacteriële replicatie en de afbraak van koolhydraten en eiwitten de respons op gewichtsverlies voorspelden.
  • Dit onderzoek zou kunnen leiden tot de ontwikkeling van diagnostische technieken en geïndividualiseerde behandelingen voor mensen die willen afvallen.

Het darmmicrobioom bestaat uit verschillende bacteriën, schimmels en andere micro-organismen die zich in het spijsverteringskanaal bevinden, waarvan de samenstelling varieert tussen individuen.

Sommige deskundigen zijn van mening dat het darmmicrobioom het algehele welzijn van een persoon aanzienlijk kan beïnvloeden door het metabolisme, de immuunfunctie en de geestelijke gezondheid te moduleren.

Deze darmmicroben beïnvloeden het energiemetabolisme door het glucosemetabolisme, de eetlust en de vetopslag te reguleren.

In overeenstemming met de rol van de darmflora in het energiemetabolisme, hebben dier- en mensstudies aangetoond dat veranderingen in de samenstelling en functie van darmmicro-organismen geassocieerd zijn met obesitas en diabetes.

Bovendien suggereren recente studies dat de samenstelling van het darmmicrobioom de reactie van een individu op interventies voor gewichtsverlies kan voorspellen.

Onderzoekers van het Institute for Systems Biology in Seattle hebben onlangs onderzocht hoe verschillen in de samenstelling van de darmflora de reactie van het lichaam op interventies voor gewichtsverlies kunnen beïnvloeden.

Een genetische benadering

De onderzoekers identificeerden de genen die het meest voorkomen in de darmflora van individuen voordat ze deelnamen aan een programma voor gewichtsverlies.

Op basis van de biologische functies die deze genen uitvoeren, konden de onderzoekers het functionele profiel van het gehele darmmicrobioom afleiden.

Ze ontdekten dat het functionele profiel van genen voor de darmmicrobiota aan het begin van het programma voor gewichtsverlies het vermogen van een individu om af te vallen voorspelde.

Met name tussen de personen die gewicht verloren en degenen die resistent waren tegen gewichtsverlies, was er een verschil in de overvloed aan microbioomgenen waarvan wetenschappers weten dat ze het menselijke metabolisme beïnvloeden.

Medical-Diag.com sprak met Prof. Eran Elinav, die een microbioomexpert is bij het Weizmann Institute of Science en het National German Cancer Research Center (DKFZ) en niet betrokken was bij het onderzoek. Hij zei:

"Hoewel een aantal preklinische proeven in diermodellen een oorzakelijke rol voor eigenschappen van het darmmicrobioom hebben gesuggereerd, blijven menselijke gegevens tot op heden associatief. De huidige studie van Diener et al. draagt ​​bij aan ons begrip van de bijdragen van het menselijk microbioom aan de reacties van de voeding door een reeks microbioomkenmerken te identificeren die in verband werden gebracht met gewichtsverlies in de voeding bij de mens."

De hoofdauteur van de studie, Dr. Sean Gibbons, assistent-professor aan het Institute for Systems Biology, vertelde MNT dat "dit werk kan leiden tot diagnostiek voor het identificeren van individuen die waarschijnlijk reageren op milde leefstijlinterventies of degenen die mogelijk meer drastische interventies nodig hebben om af te vallen .”

"Bovendien," vervolgde Dr. Gibbons, "wijzen deze resultaten naar de organismen en genen die verantwoordelijk zijn voor het succes of de weerstand van gewichtsverlies, wat een leidraad kan zijn voor toekomstige interventies die gericht zijn op het construeren van microbiomen die bestand zijn tegen gewichtsverlies in microbiomen die gewichtsverlies toelaten."

De studie verschijnt in het tijdschrift mSystems.

Baseline BMI en gewichtsverlies

In de huidige studie analyseerden de onderzoekers gegevens van 105 personen die zich hadden ingeschreven voor een commercieel gedrags-wellnessprogramma.

De onderzoekers verzamelden informatie over de deelnemers, waaronder hun gewicht en body mass index (BMI) - een waarde die de lengte en het gewicht van een persoon gebruikt om hun lichaamsvet te schatten. Ze keken ook naar bloedmonsters van zowel baseline als 6-12 maanden nadat het programma was begonnen.

De onderzoekers verzamelden ook voedingsinformatie en ontlastingsmonsters bij het begin van het wellnessprogramma.

Ze gebruikten de bloedmonsters om de niveaus van verschillende metabolieten en eiwitten te evalueren en gebruikten de ontlastingsmonsters om de samenstelling en functie van de darmmicrobiota te bepalen.

De onderzoekers beoordeelden ook verschillen in de functie van de darmmicrobiota met behulp van metagenomische analyse. In plaats van het genoom van individuele soorten micro-organismen te karakteriseren, omvat een metagenomische analyse het identificeren van genen die het meest voorkomen in de hele gemeenschap van micro-organismen die de darmmicrobiota vormen.

De identificatie van de meest voorkomende genen kan helpen de functie van het gehele darmmicrobioom te voorspellen.

Van de 105 deelnemers verloren 48 personen minstens 1% van hun gewicht per maand, terwijl de overige 57 geen gewicht verloren.

De onderzoekers identificeerden de 15 personen die de grootste hoeveelheid gewicht verloren en de 10 mensen in de groep zonder gewichtsverlies die de minste significante verandering in hun gewicht vertoonden.

Vervolgens bepaalden ze de samenstelling en functie van het darmmicrobioom met behulp van monsters van deze subgroep van 25 personen. Ze gebruikten monsters van alle 105 personen om het verband te onderzoeken tussen gewichtsverlies en bepaalde variabelen, zoals voedingspatronen en bloedmetabolieten en eiwitten.

Bij het onderzoeken van de gegevens van alle deelnemers, ontdekten de onderzoekers dat personen met een hogere BMI bij aanvang meer gewicht verloren.

De associatie tussen een hoge BMI en gewichtsverlies is bekend en de onderzoekers wilden de factoren bepalen die gewichtsverlies voorspelden, onafhankelijk van de BMI. De reden hiervoor is dat de initiële BMI de mogelijke associatie tussen gewichtsverlies en andere basislijnfactoren zou kunnen vervormen of maskeren.

Daarom voerden de onderzoekers hun daaropvolgende analyse uit na controle voor het effect van BMI.

Veranderingen in metabole markers in het bloed

Met behulp van de bloedmonsters die ze voor en na de gewichtsverliesinterventie verzamelden, vergeleken de onderzoekers veranderingen in de niveaus van metabole markers in de gewichtsverlies- en niet-gewichtsverliesgroepen.

Ze ontdekten dat de afslankgroep, in vergelijking met de groep met stabiel gewicht, een verhoging van de adiponectinespiegels liet zien.

Vetprobleem scheidt het hormoon adiponectine af, en een verhoging van de niveaus van dit eiwit wordt geassocieerd met gewichtsverlies.

De gewichtsverliesgroep vertoonde ook een afname van het niveau van zes eiwitten, waarvan wetenschappers eerder hebben aangetoond dat ze geassocieerd zijn met ontstekingen, obesitas en andere stofwisselingsstoornissen.

Gewichtsverlies was dus geassocieerd met een verbetering van de metabole en immuunprofielen van de individuen.

Verband tussen gewichtsverlies en baselinekenmerken

De onderzoekers analyseerden vervolgens de associatie tussen gewichtsverlies en verschillende kenmerken gemeten bij baseline, na controle voor baseline BMI, leeftijd en geslacht.

Deze basiskenmerken omvatten voedingspatronen, bloedeiwit- en metabolietniveaus en de samenstelling en functie van het darmmicrobioom.

De onderzoekers ontdekten dat de mate van gewichtsverlies niet gecorreleerd was met voedingspatronen of bloedmetabolietniveaus. De niveaus van slechts één met obesitas geassocieerd eiwit in het bloed, het KIT-ligand, waren positief geassocieerd met weerstand tegen gewichtsverlies.

Daarentegen waren een aantal baselinekenmerken geassocieerd met de initiële BMI van de deelnemers.

Hoewel de onderzoekers geen verband vonden tussen de samenstelling van het microbioom en gewichtsverlies, waren de niveaus van 31 microbioomgenen geassocieerd met gewichtsverlies.

Met andere woorden, het genprofiel van het microbioom was een betere voorspeller van gewichtsverlies dan voedingspatronen of bloedmetaboliet- en eiwitniveaus. Over het algemeen concludeert hoofdauteur Christian Diener, Ph.D.:

"Het darmmicrobioom is een belangrijke speler bij het moduleren of een interventie voor gewichtsverlies succes zal hebben of niet."

Microbioom functionele genen

De klasse van microbioomgenen die het meest voorkomen in de gewichtsverliesgroep was die geassocieerd met de synthese van bacteriële celwanden.

Verhoogde synthese van celwanden vindt plaats tijdens bacteriële replicatie. De onderzoekers ontdekten dat de bacteriële replicatiesnelheden inderdaad hoger waren in de afslankgroep dan in de niet-afslankgroep.

Bovendien waren bacteriën die behoren tot het geslacht Prevotella in grote mate verantwoordelijk voor de verhoogde replicatiesnelheid in de gewichtsverliesgroep.

Eerder onderzoek heeft met name aangetoond dat personen met hogere niveaus van Prevotella in de darmen meer kans hebben om gewicht te verliezen op een vezelrijk dieet. Hogere Prevotella-niveaus in de darm worden in verband gebracht met verhoogde niveaus van afbraak van complexe koolhydraten door fermentatie, wat resulteert in de productie van vetzuren met een korte keten.

Deze vetzuren met een korte keten zijn minder energierijk dan de geconsumeerde koolhydraten en kunnen ontstekingen verminderen. Dit is vooral opmerkelijk omdat experts geloven dat obesitas waarschijnlijk geassocieerd is met chronische laaggradige ontstekingen.

Daarentegen waren microbioomgenen die geassocieerd zijn met de afbraak van complexe koolhydraten en eiwitten en die welke betrokken zijn bij de stressrespons en cellulaire ademhaling verrijkt bij individuen die resistent zijn tegen gewichtsverlies.

Om precies te zijn, genen die verrijkt waren in de groep zonder gewichtsverlies, omvatten genen die coderen voor enzymen die complexe koolhydraten afbreken tot eenvoudige suikers.

Tegelijkertijd kunnen de lagere niveaus van bacteriën met het vermogen om deze eenvoudige suikers om te zetten in fermentatieproducten bij individuen die resistent zijn tegen gewichtsverlies, resulteren in een grotere opname van eenvoudige suikers door de gastheer, dwz het menselijk lichaam.

De auteurs veronderstellen dus dat de lagere replicatiesnelheden van bacteriën die betrokken zijn bij fermentatie en hoge niveaus van koolhydraatafbrekende enzymen verantwoordelijk kunnen zijn voor het gebrek aan respons op interventies voor gewichtsverlies.

"Microbiomen die gewichtsverlies toestonden, werden klaargestoomd voor de snelle groei van strikt anaërobe fermentoren, terwijl microbiomen die resistent waren tegen gewichtsverlies een verrijking vertoonden in zetmeelafbrekende genen, gecombineerd met een tragere groei", legt Dr. Gibbons uit. Hij ging verder:

"Over het algemeen suggereert dit dat de weerstand tegen gewichtsverlies wordt aangedreven door de gastheer die de microbiota overtreft voor de eenvoudige suikers die worden gesplitst uit voedingsvezels / zetmeel. De gastheer absorbeert deze suikers als het microbioom niet snel groeit om ze te consumeren. Het microbioom lijkt dus de efficiëntie te moduleren waarmee de gastheer calorieën uit het dieet haalt."

Sterke en zwakke punten

Dr. Gibbons beschreef de sterke punten van de studie en vertelde MNT: "Voorafgaand werk vermengt vaak BMI en gewichtsverlies. Deze factoren zijn sterk gecorreleerd omdat mensen met een hogere BMI de neiging hebben om meer gewicht te verliezen als reactie op een interventie.

"Dit is een groot probleem omdat veel fenotypische factoren gecorreleerd zijn met BMI, zelfs als ze misschien niet relevant zijn voor reacties op gewichtsverlies. Daarom hebben we gecorrigeerd voor baseline BMI bij het zoeken naar associaties met gewichtsverlies. De hier gerapporteerde resultaten zijn kenmerken die verband houden met gewichtsverlies en die volledig onafhankelijk zijn van de baseline BMI.”

De auteurs erkenden dat de studie bepaalde beperkingen had. Ze merkten op dat "de huidige studie alleen naar voedingspatronen bij de basislijn keek en geen gedetailleerde voedingsgegevens bijhield gedurende de volledige duur van deze gepersonaliseerde interventiestudie."

Ze hopen dat toekomstige studies "deze longitudinale voedingsgegevens zullen vastleggen om beter af te bakenen tussen de invloed van voedingsvariatie en baseline-darmmicrobioom bij het voorspellen van reacties op gewichtsverlies."

Dr. Gibbons merkte ook op: "onze cohortomvang is vrij bescheiden en deze resultaten moeten als nogal voorlopig worden beschouwd."

Om de kleine steekproefomvang in de huidige studie aan te pakken, zijn de auteurs van plan het onderzoek te repliceren met grotere groepen deelnemers.

Dr. Gibbons besprak toekomstige onderzoeksrichtingen en zei: "Uiteindelijk hopen we diagnostiek en gepersonaliseerde interventies te ontwikkelen die mensen helpen gewicht te verliezen. Gepersonaliseerde interventies vereisen voorspellende modellen voor hoe het microbioom van een individu reageert op voedingsinput."

"We bouwen momenteel aan deze modellen - we hebben bijvoorbeeld onlangs een metabool model op gemeenschapsschaal gebouwd van het darmmicrobioom dat kan worden gepersonaliseerd voor een individu, MICOM genaamd."