Tarm med Firmicutes och Bacteroidetes bakterier. Kredit:© CMFI/Leon Kokkoliadis
En lågkaloridiet förändrar tarmmikrobiomet och fördröjer immunförsvaret
En kalorireducerad kost kan inte bara fördröja utvecklingen av metabola sjukdomar, utan har också en positiv effekt på immunförsvaret. Forskare har nu för första gången visat att denna effekt åstadkoms av en förändrad tarmmikrobiom, som bromsar försämringen av immunförsvaret vid hög ålder (immun åldrande). Forskningsstudien har publicerats i tidskriften Mikrobiom.
Runt 2 miljarder människor världen över är överviktiga. Fetma ökar risken för att utveckla högt blodtryck, hjärtinfarkt eller typ 2-diabetes mellitus. Det kan också orsaka inflammation i kroppen som försvagar immunförsvaret genom en ansamling av specifika minne T- och B-celler. Denna process kallas immunålderdom, en åldersrelaterad förändring i immunsystemet.
Hos överviktiga personer kan en lågkaloridiet fördröja utvecklingen av metabola sjukdomar som typ 2-diabetes. Dessutom är en sådan diet fördelaktig för immunsystemet. Det är dock oklart exakt hur de positiva effekterna åstadkoms och vilken funktion tarmmikrobiotan spelar i denna process. Forskare har nu utforskat sambandet mellan kalorireducerade dieter, mikrobiomet, ämnesomsättningen och immunsystemet i en ny studie.
Kalorireducerad kost förändrar tarmmikrobiomet
För detta ändamål analyserade de först hur en mycket lågkaloridiet (800 kcal/dag i 8 veckor) påverkade tarmmikrobiomet hos en överviktig kvinna. I nästa steg transplanterade forskarna tarmmikrobiotan före och efter dietinterventionen till bakteriefria möss för att etablera en gnotobiotisk musmodell. "På detta sätt kunde vi bestämma de enda effekterna av den dietformade tarmmikrobiomet på ämnesomsättningen och immunsystemet", säger Reiner Jumpertz-von Schwartzenberg, sista författare till studien och en forskare vid Institute of Diabetes Research och Metaboliska sjukdomar i Helmholtz München vid universitetet i Tübingen, en partner till det tyska centret för diabetesforskning (DZD). Han ledde studien tillsammans med Hans-Dieter Volk och Joachim Spranger från Charité.
Dietförändrad tarmmikrobiom förbättrar ämnesomsättningen och fördröjer immunförsvaret
Genom att transplantera den kostförändrade mikrobiotan förbättrades glukosmetabolismen och fettavlagringen minskade. Dessutom visade masscytometri att nivån av specifika minne T- och B-celler också minskade. "Detta indikerar försenad immunförsvarsåldern", säger Julia Sbierski-Kind, första författare till studien.
"Dessa fynd tyder på att de positiva effekterna av en lågkaloridiet på ämnesomsättningen och immunsystemet förmedlas via tarmmikrobiomet," sa Sbierski-Kind. Författarna till studien betonar dock att undersökningen hittills endast har utförts med mikrobiomet hos en person och att experimenten kommer att behöva upprepas med ytterligare försökspersoner för att bekräfta resultaten. De nya rönen kan också vara intressanta för medicinsk praktik på lång sikt. "En förbättrad förståelse för det komplexa samspelet mellan kosten, mikrobiomet och immunsystemet kan sätta scenen för utvecklingen av nya mikrobiombaserade terapeutiska vägar för att behandla metabola och immunsjukdomar", säger Jumpertz-von Schwartzenberg.
Referens:"Effects of caloric restriction on the gut microbiome are linked with immune senescence" av Julia Sbierski-Kind, Sophia Grenkowitz, Stephan Schlickeiser, Arvid Sandforth, Marie Friedrich, Désirée Kunkel, Rainer Glauben, Sebastian Brachs, Knut Mai, Andrea Thürmer, Aleksandar Radonic, Oliver Drechsel, Peter J. Turnbaugh, Jordan E. Bisanz, Hans-Dieter Volk, Joachim Spranger och Reiner Jumpertz von Schwartzenberg, 4 april 2022, Microbiome.
DOI:10.1186/s40168-022-01249-4
Om studien:
Syftet med studien var att fastställa interaktionerna mellan en kaloribegränsad kost, mikrobiom och immunförsvaret. För detta ändamål kombinerades ett humant kostinterventionsförsök med gnotobiotiska experiment där immunfenotypning bestämdes genom multidimensionell encellsmassacytometri. Följande institut och forskningsanläggningar var involverade:
- Tyskt centrum för diabetesforskning (DZD)
- Institutet för diabetesforskning och metabola sjukdomar (IDM) i Helmholtz München vid universitetet i Tübingen
- Institutionen för internmedicin IV (direktör:Prof. Andreas Birkenfeld), Tübingens universitetssjukhus
- Cluster of Excellence EXC 2124 "Controlling Microbes to Fight Infections" (CMFI), University of Tübingen
- Institutet för medicinsk immunologi, Charité – Universitätsmedizin Berlin, företagsmedlem i Freie Universität Berlin, Humboldt University of Berlin
- Institutionen för endokrinologi och metabolism, Charité – Universitätsmedizin Berlin, företagsmedlem i Freie Universität Berlin, Humboldt University of Berlin
- Berlin Institute of Health vid Charité – Universitätsmedizin Berlin, Flow &Mass Cytometri Core Facility, Berlin
