Para ilmuwan menemukan molekul baru yang meningkatkan metabolisme lemak secara alami

Para peneliti menemukan bahwa mikroba tubuh dan usus bersama-sama mengatur metabolisme lemak menggunakan BA-MCY, molekul yang menyeimbangkan empedu asam produksi. Penemuan ini dapat menyebabkan perawatan baru untuk penyakit metabolisme dan menekankan peran diet dalam kesehatan.

Mikroba usus yang bermanfaat dan tubuh manusia bekerja bersama untuk menyempurnakan metabolisme lemak dan kadar kolesterol, menurut sebuah studi praklinis baru-baru ini yang dilakukan oleh para peneliti di Weill Cornell Medicine dan Institut Boyce Thompson di kampus Ithaca Universitas Cornell.

Tubuh manusia telah berevolusi di samping mikroba bermanfaat yang membangkitkan usus, secara kolektif dikenal sebagai mikrobiota. Ko-evolusi ini telah memupuk hubungan simbiotik di mana mikroba membantu mencerna makanan dan menyerap nutrisi penting yang penting untuk kelangsungan hidup inang dan rezeki mikroba.

Aspek kunci dari kolaborasi ini adalah produksi molekul bioaktif yang memfasilitasi pemecahan makanan dan penyerapan nutrisi oleh inang.

Salah satu kelompok terpenting dari molekul tersebut disebut asam empedu (juga dikenal sebagai 'empedu') yang diproduksi dari kolesterol di hati dan kemudian dikirim ke usus di mana mereka mempromosikan pencernaan lemak.

Para ilmuwan telah mengetahui selama beberapa waktu bahwa bakteri usus memodifikasi asam empedu menjadi bentuk yang merangsang reseptor yang disebut FXR, yang mengurangi produksi empedu. Studi baru, diterbitkan 8 Januari di Alammengungkapkan bahwa enzim yang diproduksi oleh sel -sel usus mengubah asam empedu menjadi bentuk yang berbeda yang memiliki efek sebaliknya. Bentuk yang diubah ini, yang disebut asam empedu-metilcysteamine (Ba-mcy), menghambat FXR untuk mempromosikan produksi empedu dan membantu meningkatkan metabolisme lemak.

“Penelitian kami mengungkapkan ada dialog yang terjadi antara mikroba usus dan tubuh yang sangat penting untuk mengatur produksi asam empedu,” kata penulis co-correspesespesespespeses Dr. David Artis, direktur Jill Roberts Institute for Research in Inflammatory Bowel Disease dan The Pusat Nutrisi dan Peradangan Friedman dan Profesor Michael Kors di bidang Imunologi di Weill Cornell Medicine.

Asam empedu sebagai molekul pensinyalan

Asam empedu membantu sistem pencernaan memecah lemak menjadi bentuk yang dapat diambil dan digunakan tubuh. “Tetapi sekarang telah menjadi jelas bahwa asam empedu lebih dari sekadar alat bantu pencernaan; Mereka bertindak sebagai molekul pensinyalan, mengatur kadar kolesterol, metabolisme lemak, dan banyak lagi, ”kata penulis yang berkoresponden Dr. Frank Schroeder, seorang profesor di Boyce Thompson Institute dan seorang profesor di Departemen Kimia dan Biologi Kimia di College of Arts dan Ilmu Pengetahuan di Universitas Cornell. “Mereka melakukan semua ini dengan mengikat ke FXR, yang bertindak seperti lampu lalu lintas, mengendalikan metabolisme kolesterol dan produksi asam empedu untuk menghindari kelebihan penumpukan.”

Sekarang kolaborasi lintas kampus antara laboratorium Dr. Schroeder dan Dr. Artis telah mengungkapkan peran badan inang dalam proses biologis mendasar ini. Studi ini dipimpin bersama oleh Dr. Tae Hyung Won, mantan rekan postdoctoral di laboratorium Dr. Schroeder dan sekarang asisten profesor di Universitas Cha di Korea; Christopher Parkhurst, seorang instruktur kedokteran di Weill Cornell Medicine, bekerja di Dr. Artis's Lab; dan Dr. Mohammad Arifuzzaman, asisten profesor imunologi di bidang kedokteran di Weill Cornell Medicine.

Kolaborasi multidisiplin antara DRS. Artis dan Schroeder telah berhasil menggabungkan disiplin biomedis imunologi, biologi kimia dan interaksi host-mikrobiota. Dalam penelitian ini, mereka menggunakan teknik yang disebut metabolomik yang tidak ditargetkan untuk mengidentifikasi semua molekul yang dihasilkan oleh tikus dengan dan tanpa mikroba usus. Dengan membandingkan keduanya, mereka mampu membedakan molekul mana yang dibuat oleh mikroba usus dan yang diproduksi oleh tubuh. BA-McY menonjol sebagai molekul yang diproduksi oleh tikus tetapi tetap bergantung pada keberadaan mikroba usus.

“BA-McY menunjukkan paradigma baru: molekul yang tidak diproduksi oleh mikroba usus tetapi masih bergantung pada kehadiran mereka,” kata penulis pertama Dr. Won. Melalui serangkaian percobaan, para peneliti kemudian menunjukkan bagaimana tubuh membuat BA-McY dan bagaimana molekul-molekul ini memberikan cara bagi tubuh untuk menangkal sinyal mikroba untuk menghasilkan lebih sedikit asam empedu, mencegah perlambatan metabolisme kolesterol.

“Tindakan penyeimbangan ini sangat penting,” kata Dr. Schroeder. “Ketika bakteri usus menghasilkan banyak asam empedu yang sangat mengaktifkan FXR, tubuh mendorong kembali dengan membuat BA-McY, memastikan sistem asam empedu tetap seimbang.”

Implikasi terapi potensial

Para peneliti juga menunjukkan dalam model praklinis mereka bahwa meningkatkan kadar BA-MCY membantu mengurangi akumulasi lemak di hati dan bahwa peningkatan asupan serat makanan juga meningkatkan produksi BA-MCY. “Yang penting, BA-McY juga terdeteksi dalam sampel darah manusia, menunjukkan bahwa mekanisme yang sama dapat terjadi pada manusia,” tambah Dr. Arifuzzaman.

Hasilnya mungkin menyarankan target pengobatan potensial untuk gangguan metabolisme, termasuk penyakit hati berlemak, kolesterol tinggi, dan gangguan terkait obesitas. Mereka juga menyarankan bahwa pendekatan diet seperti meningkatkan bentuk -bentuk asupan serat tertentu dapat membantu dengan mendukung sistem pemeriksaan dan keseimbangan tubuh. Langkah-langkah selanjutnya untuk kolaborator adalah belajar lebih banyak tentang bagaimana proses ini diatur dan mempelajari jenis crosstalk microbe-gut di berbagai negara penyakit.

Para peneliti menyarankan pendekatan studi mereka juga dapat membantu para peneliti mempelajari peran mikrobiota usus dalam berbagai penyakit, mulai dari infeksi dan peradangan kronis hingga obesitas dan kanker.

“Makalah kami adalah peta jalan untuk menggunakan metabolomik dan kimia yang tidak ditargetkan untuk lebih memahami bagaimana dialog antara mikrobiota usus dan tubuh berdampak pada berbagai penyakit,” kata Dr. Artis.

Reference: “Host metabolism balances microbial regulation of bile acid signalling” by Tae Hyung Won, Mohammad Arifuzzaman, Christopher N. Parkhurst, Isabella C. Miranda, Bingsen Zhang, Elin Hu, Sanchita Kashyap, Jeffrey Letourneau, Wen-Bing Jin, Yousi Fu , Douglas V. Guzior, Jri Live Cell Bank, Robert A. Quinn, Chun-Jun Guo, Lawrence A. David, David Artis dan Frank C. Schroeder, 8 Januari 2025, Alam.
Doi: 10.1038/s41586-024-08379-9