V tenkém a zejména v tlustém střevě každého z nás žijí miliardy bakterií. Je jich desetkrát víc, než máme v těle buněk. Živí se tím, co my jíme. Neškodí nám, pokud se nerozmnoží některý druh nad míru, ale mají nad námi moc. Spolurozhodují o tom, jak svou potravu využíváme. Není divu, že se jejich aktivita a druhové složení podílejí i na ovlivňování objemu kolem našeho břicha. Něco rozhoduje genetika, něco složení potravy, něco stravovací zvyklosti, ale hodně toho mají v moci bakterie.

Kmeny hubených a tlustých

Už v roce 2006 zjistili američtí gastroenterologové, že tloušťku a štíhlost ovlivňuje poměr jedinců dvou kmenů bakterií. V časopisu Nature popsali výsledky svých experimentů na laboratorních myších, které tloustly či hubly podle toho, který bakteriální kmen v jejich trávicím ústrojí dominoval. Šlo o kmeny Bacteroidetes a Firmicutes, které žijí i ve střevech lidí.

U obézních lidí je podíl prvního kmene menší než druhého, a totéž platí pro myši, genetickou úpravou naprogramované pro obezitu. Tým Geffreyho Gordona z Washingtonovy univerzity v missourském Saint Louis nasadil injekčně do organismu myší, zbavených střevní mikroflóry, bakterie Bacteroidetes, druhé skupině kmen Firmicutes. Myši v obou skupinách následně ztloustly, přičemž výraznější nárůst hmotnosti postihl myši s kmenem Firmicutes.

Otázka rovnováhy

Zkouškou u obézních pacientů si ověřil, že po zařazení přísné redukční diety a následného úbytku tuku u nich počty bakterií Firmicutes poklesly a naopak stouplo množství Bacteroidetes. Gordon tehdy formuloval teorii, že dominantnější kmen bakterií je současně efektivnější ve využívání živin, které jejich obézní hostitel s potravou přijímá. Odpověď na otázku po příčině nerovnováhy v poměru obou uvedených kmenů bakterií ale nenalezl.

Přesto se domníval, že ukáže-li se výraznější shoda v diverzitě střevní mikroflóry u lidí a u myší, mohlo by jít o nový terapeutický cíl v obezitologii. „Ovlivňování mikrobiálního společenství ve střevech by se jednou mohlo stát další z metod léčby obezity,“ napsal v Nature.

Souvislost přímo mikroskopická

Ke Gordonově studii tehdy redakce BBC připojila komentář hlavní dietoložky londýnské nemocnice sv. Jiří Catherine Collinsové, která Gordonův optimismus zpochybnila.

„Většinu energie lidský organismus získává z potravy v tenkém střevě, kde bakteriální flóra není tak početná jako v dalších pasážích trávicího traktu, v tlustém střevě,“ upozornila. „Mám pocit, že vztah mezi obezitou a střevními bakteriemi je stejně nepatrný, jako ty bakterie,“ poznamenala kousavě.

Dnes by doktorka Collinsová asi reagovala jinak. Za šest let výzkum střevních bakterií posunul hranice poznání o kus dál. Letos v květnu otiskl časopis americké Národní akademie věd (PNAS) podrobnou studii Katolické univerzity v belgickém Louvainu o významu bakterie Akkermansia muciniphila z kmene Verrucomicrobia. Ta tvoří jen asi tři až pět procent ze střevní mikroflóry, i to však stačí, aby omezovala naše sklony k obezitě a tlumila diabetes 2. typu, tzv. stařeckou cukrovku. Experimenty na laboratorních myších ukázaly, že tato bakterie ovlivňuje vnitřní výstelku střev a způsob příjmu živin.

Tlouštíci, ale uzdravení

Skupinu myší krmili potravou bohatou na tuky, takže měly dvakrát až třikrát víc tukové tkáně než normální myši. Pak těmto obézním hlodavcům přidali do takto „nezdravé“ stravy akkermansie. Myši sice zůstaly co do velikosti obří, ale ztratily asi polovinu nadváhy. Současně se snížila jejich rezistence vůči inzulínu, hormonu, jehož nedostatečná účinnost je jedním z hlavních symptomů cukrovky 2. typu.

„Byl to úspěch. Přestože jsme nedokázali tímto postupem odstranit obezitu pokusných myší, zaznamenali jsme výrazný úbytek tělesného tuku,“ konstatoval vedoucí výzkumu Patrice Cani. „Je to první demonstrace přímé souvislosti mezi přítomností bakterie určitého druhu a zlepšením metabolismu.“

„Je to divné“

Přítomnost bakterií v zažívacím traktu zesílila hlenovou bariéru uvnitř střeva, která brání ve vstřebávání živin do krve. Změnily se i chemické signály ze zažívacího traktu, což způsobilo změny ve zpracování a ukládání tuku v těle. Stejných výsledků bylo dosaženo i přidáním typů vlákniny do potravy, které vedlo ke zvýšení počtu této bakterie.

„Je to udivující,“ poznamenal Cani ke skutečnosti, že změna v množství jediného z tisíců druhů bakterií přítomných ve střevech má takový dopad. „Pevně věřím, že jsme alespoň o kousek přiblížili dobu, kdy tuto bakterii budeme moci použít při prevenci a možná i léčbě obezity a cukrovky,“ dodal.

Ani Belgičané ale nevědí nic o mechanismu, jakým bakterie v našich vnitřnostech působí. Už v zimě provedli američtí vědci na Harvardově univerzitě sérii pokusů s bakteriální mikroflórou, tentokrát v souvislosti s operační léčbou obezity.

Operace mění flóru

Experimenty popsal v březnovém čísle magazínu Science Translational Medicine Lee Kaplan z lékařské fakulty Harvardu. Kmen laboratorních myší, živených vysoce kalorickou dietou, rozdělil na tři skupiny.

První skupině provedl operativní odstranění části žaludku, tak jak se to aplikuje jako jedna z drastičtějších metod léčby obezity u lidí, druhá skupina prodělala kontrolní, bezvýznamný operační zákrok. Obě byly dál krmeny bohatou stravou. Třetí skupina myší byla po stejně „falešné“ operaci převedena na nízkokalorickou dietu. Už po týdnu se u skupin projevily výrazné rozdíly.

V první skupině došlo ke změnám v bakteriálním obsazení - zvýšil se podíl těch typů, které se vyskytují u štíhlých lidí, a bakterie charakteristické pro obézní poklesly. Za další dva týdny myši této skupiny „zhubly“ asi o třetinu hmotnosti.

Očkování zafungovalo

Druhá a třetí skupina myší změny bakteriální flóry nevykázala. Myši po falešné operaci, ale se stejně bohatou výživou, se nijak nezměnily, ty s nasazenou nízkokalorickou dietou si původní složení mikroflóry ponechaly, ale rovněž zhubly jako první skupina.

Kaplan v pokusech pokračoval. Novým třem skupinám myší s odstraněnou mikroflórou aplikoval bakterie první, druhé i třetí skupiny původních myší. Ukázalo se, že myši, kterým byla nasazena bakteriální populace první skupiny, tedy té, u níž se druhové složení bakterií po operaci žaludku změnilo, začaly „shazovat“, zatímco naočkování bakteriemi od dalších dvou skupin myší se na „čistých“ zvířatech nijak neprojevilo.

„Už víme, že střevní mikrobiální populace se proděláním gastrointestinální operace mění, i jaký to má efekt, ale mechanismus zůstává neodhalený,“ připustil Kaplan. „Kdyby se podařilo vyvolat žádoucí efekt bez operativního zákroku, bylo by to jako otevření nové kratší silnice k cíli,“ řekl.

„Asi sotva objevíme magickou pilulku, která zbaví obézní lidi tloušťky, ale bude tu alespoň alternativa pro operaci,“ doplnil jeho kolega Peter Turnbaugh. Ta slibovaná silnice se sice začíná rýsovat, ale téměř určitě nebude tak přímá, jak by si laik mohl přát. Přinejmenším však nepovede přes invazivní, chirurgickou zastávku, ale kolem nějaké farmy droboučkých bakterií.