חיידקי המעיים תורמים לתסמונת "ההשמנה החוזרת"

במחקר שבוצע בעכברים, גילו מדעני המכון כי מנגנון ההשמנה החוזרת מושפע משמעותית מחיידקי המעיים, אשר שומרים על "זיכרון" היסטוריית ההשמנה. המנגנון ניתן לשינוי באמצעות התערבות בהרכב ובתיפקוד אוכלוסיית חיידקים זו. 

ידוע כי אחרי דיאטה, משקלם של אנשים רבים חוזר ועולה, תופעה המכונה ״השמנה חוזרת״ או "אפקט היו-יו". אך מתברר, כי תופעה זו מלוּוה במנגנון חמור עוד יותר: במקרים רבים, עם כל חזרה לעודף משקל, עולה המשקל אל מעבר למשקל העודף של מחזור ההשמנה הקודם. בנוסף, עם כל חזרה, הולך ועולה אחוז השומן בגוף, ובמקביל הולך וגובר הסיכון לחלות במחלות הקשורות למשקל עודף, כגון סוכרת מבוגרים, כבד שומני, ושאר המרכיבים של תסמונת מטבולית.

כפי שדוּוח באחרונה בכתב-העת המדעי Nature, מדעני מכון ויצמן למדע גילו כי מנגנון ההשמנה החוזרת מושפע משמעותית מחיידקי המעיים, ואפשר לשנותו באמצעות התערבות בהרכב ובתיפקוד של אוכלוסיית חיידקי המעיים. את המחקר ביצעו חברי קבוצות המחקר של ד"ר ערן אלינב מהמחלקה לאימונולוגיה, ופרופ' ערן סגל מהמחלקה למדעי המחשב ומתמטיקה שימושית במכון ויצמן למדע. 

מסביר ד"ר אלינב: "במחקר, שנערך באמצעות עכברים, הראינו כי אחרי הירידה במשקל שומרים חיידקי המעיים של העכבר על 'זיכרון' של גלגולי ההשמנה שלו. הזיכרון הזה מאיץ את העלייה החוזרת במשקל כאשר עכברים אלה חוזרים לאכול מזון עתיר קלוריות או מזון רגיל בכמויות גדולות". מוסיף פרופ׳ סגל: ״באמצעות מחקר תיפקודי של חיידקי המעיים  פיענחנו את תרומתם של החיידקים לעלייה המוגברת במשקל בעקבות הפחתת משקל מוצלחת, ופיתחנו שיטות אבחנתיות וטיפוליות לטיפול בתופעה״.

ואכן, בניתוח מעמיק של הרכב ותיפקוד חיידקי המעיים מצאו המדענים, כי כאשר עכברים עלו במשקל ולאחר מכן ירדו חזרה למשקל הבסיס התקין, חזרו כל מערכות גופם לתיפקוד רגיל, למעט הרכב הפעילות של החיידקים במעיים ואופן פעילותם. במשך כחצי שנה לאחר ההשמנה והירידה המוצלחת במשקל שמרו העכברים על דפוס חיידקי המעיים הלא-תקין, האופייני ל"עכבר השמן".

כריסטוף טהייס, תלמיד מחקר לתואר שלישי במעבדתו של ד"ר אלינב, הוביל את המחקר. הוא שיתף פעולה עם תלמיד המחקר לתואר שני, שלומיק ייטב מהמעבדה של ד"ר אלינב, עם תלמידת המחקר לתואר שלישי, דפנה רוטשילד ממעבדתו של פרופ' סגל, ועם מדענים נוספים מהמכון וממוסדות מחקר אחרים בארץ. בסדרה של ניסויים הראו המדענים, כי ״הדפוס החיידקי השמן" בעכברים שהשמינו ורזו בהצלחה הוא זה המאיץ את ההשמנה החוזרת בעכברים אלה. למשל, כאשר החוקרים חיסלו את חיידקי המעיים בעכברים בעלי היסטוריה של השמנה באמצעות אנטיביוטיקה רחבת-טווח, נמנעה ההשמנה החוזרת המואצת. כאשר הושתלו חיידקי מעיים, שנלקחו מעכברים בעלי היסטוריה של השמנה, בעכברים נטולי חיידקי מעיים, פיתחו העכברים שהחיידקים הושתלו בגופם השמנה מוגזמת כאשר הואכלו במזון עתיר קלוריות, בהשוואה לעכברים מושתלים שנשאו חיידקי מעיים שמקורם בעכברים ללא היסטוריית השמנה.

ראיון עם ד"ר ערן אלינב ופרופ' ערן סגל, במסיבת העיתונאים שערך כתב העת המדעי Nature:

בהמשך, באמצעות תוכנה ללמידת מכונה שפיתחו, הצליחו המדענים לנבא במדויק, על-פי מאות מאפיינים של חיידקי המעיים, את שיעור העלייה במשקל הצפוי לכל עכבר בעל היסטוריה של השמנה, בתנאים של אכילת-יתר חוזרת. בשילוב גישות גנומיות ומטבולומיות הם זיהו מנגנון שבאמצעותו משפיעים חיידקי המעיים על שיעור ההשמנה החוזרת. מנגנון זה מתוּוַך באמצעות שתי מולקולות שמקורן במזון צמחי, ממשפחת הפלבונואידים. חיידקי המעיים של עכברים בעלי היסטוריה של השמנה פירקו את המולקולות הללו מהר יותר, ולכן רמתן בעכברים אלו הייתה נמוכה משמעותית בהשוואה לרמתן בעכברים ללא היסטוריה של השמנה. המדענים גילו, ששתי המולקולות הללו מעודדות הפקת אנרגיה מפירוק רקמת שומן. רמתן הנמוכה של המולקולות בעכברים עם היסטוריה של השמנה עיכבה את תפוקת האנרגיה מהשומן, כך שבגופם נותר והצטבר עודף שומן בעת שהעכברים נחשפו לדיאטה עתירת קלוריות.

לבסוף, המדענים פיתחו גישות חדשות למניעת השמנה חוזרת מואצת בעכברים באמצעות שינוי הרכב חיידקי המעיים שלהם ותיפקודם. השתלת חיידקים נאיביים ("השתלת צואה") בעכברים אחרי הפחתת משקל מוצלחת מחקה את ״זיכרון ההשמנה״ החיידקי, ומנעה השמנה חוזרת מואצת כאשר העכברים ניזונו שוב מדיאטה עתירת קלוריות. גישה אחרת למניעת השמנה חוזרת מוגזמת, אשר עשויה להתאים יותר לשימוש בבני-אדם, כללה מתן חוזר של שתי המולקולות הפלבנואידיות החסרות בעכברים שהייתה להם היסטוריה של השמנה. תיקון רמתן של המולקולות מנע את ההפרעה בתפוקת האנרגיה ואת ההשמנה המואצת הכרוכה בה בעכברים המטופלים. "אנו מכנים גישה זו 'פוסט-ביוטית'", אומר פרופ' סגל. "להבדיל מ'פרו-ביוטיקה', בה מדובר בהחדרת חיידקים מועילים למעיים, כאן איננו מחדירים את החיידקים עצמם, אלא את החומרים שעליהם משפיעים חיידקים אלה. גישה זו עשויה להיות יעילה יותר מטיפול באמצעות החיידקים עצמם״.

אשר ל"תסמונת היו-יו", זו בעיה כבירה, בכל המובנים. "ההשמנה מאפיינת כיום את מחצית אוכלוסיית העולם", אומר פרופ' אלינב, "וסיבוכיה מחוללים תחלואה ותמותה המוניות עקב מחלות כמו סוכרת, כבד שומני ומחלות לב. אם יימצא כי תוצאות המחקר שביצענו בעכברים תקפות גם בבני-אדם, ייתכן שאפשר יהיה לנצל אותן כדי לאבחן את מגיפת ההשמנה החוזרת ולטפל בה".

במחקר השתתפו גם מריסקה מיאר, מעיין לוי, קלאודיה מורסי, לנקה דוהנלובה, סופיה ברוורמן, שחר רוזין, ד"ר מלי בכש, ומדענית סגל ד"ר חגית שפירא, מהמחלקה לאימונולוגיה; מדעניות סגל ד"ר יעל קופרמן וד"ר ענבל ביטון, ופרופ' אלון הרמלין, מהמחלקה למשאבים וטרינריים; וד"ר סרגיי מליצקי ופרופ' אסף אהרוני מהמחלקה למדעי הצמח והסביבה ממכון ויצמן למדע; וכן פרופ' אריה גרטלר מהאוניברסיטה העברית, קמפוס רחובות, ופרופ' זמיר הלפרן, מהמרכז הרפואי תל-אביב ע"ש סוראסקי. 

לקבלת מידע נוסף, תמונות ולתיאום ראיונות:
משרד הדובר - מכון ויצמן למדע
08-9343856 news@weizmann.ac.il