Når tarmbakterier nedbryder kostfibre, ser de ud til at sende signaler videre til kroppens brune fedt, der fungerer som en indbygget radiator. Et nyt studie peger på en hidtil ukendt forbindelse mellem fordøjelsen og det varmeproducerende fedt, som både kan ændre forståelsen af stofskiftet og på længere sigt bane vej for nye behandlinger af overvægt og metaboliske sygdomme.
En portion havregryn eller en grov salat gør øjensynligt mere end blot at mætte i øjeblikket. Når kostfibrene lander i tarmen og omsættes af bakterierne, udløser det en kaskade af kemiske beskeder, som via blodet bl.a. rammer den pude af brunt fedt, der sidder mellem nakke og skuldre. Denne særlige type fedt fungerer som kroppens eget, interne varmeapparat, der brænder kalorier af for at producere varme, der kan holde vores temperatur oppe i kulden.
Indtil nu har denne biokemiske motorvej kun været kendt fra forsøg med laboratoriemus, og biologer har manglet beviser for, at en tilsvarende forbindelse eksisterer hos mennesker.
Men det har nu ændret sig. Et nyt studie peger for første gang på en direkte biologisk forbindelse mellem nedbrydningen af kostfibre i tarmen og aktiviteten i kroppens brune fedt – to systemer, som normalt studeres hver for sig. Disse signalstoffer lader til at påvirke, hvor effektivt det brune fedtvæv omsætter energi til varme.
Bag studiet står forskere fra Turku PET Centre ved Turku Universitet i Finland med professor og overlæge Kirsi A. Virtanen og seniorforsker Milena Monfort-Pires i spidsen.
Deres resultater indikerer, at det brune fedt arbejder tæt sammen med de kortkædede fedtsyrer acetat, propionat og butyrat – små molekyler, som dannes, når tarmbakterier nedbryder kostfibre - et resultat, der nu er publiceret i det videnskabelige tidsskrift The Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism.
“Studiet giver os ny og vigtig indsigt i kostfibres rolle i menneskets stofskifte. Det viser, at disse kortkædede fedtsyrer kan hjælpe os med at forstå, hvordan brunt fedt bruger disse metabolitter som brændstof,” lyder det fra Kirsi A. Virtanen.
Som hun og hendes kolleger ser det kan fremtidige studier af samspillet mellem kostfibre og brunt fedt blive meget værdifulde.
“På sigt kan de åbne for nye måder at normalisere et stofskifte, der er i ubalance - fx gennem målrettede kostbaserede behandlinger af overvægt og stofskiftesygdomme,” pointerer Milena Monfort-Pires, der har stået i spidsen for dataanalysen.
Jagten på signalet mellem tarm og brunt fedt
Vejen frem til det nye studie tog afsæt i en simpel undren i laboratoriet, fortæller Monfort-Pires.
Dyreforsøg har i årevis vist, at mus aktiverer deres brune fedt og indre varmeproduktion ved at æde, og senere har forskergruppen set en lignende kobling hos mennesker. Men hvad det præcist er ved føden, der sætter processen i gang, har været uklart. Det fik forskerne til at spørge, om de kortkædede fedtsyrer fra nedbrudte kostfibre kunne være en del af forklaringen.
Mistanken blev styrket af tidligere cellestudier og dyreforsøg, der viste, hvordan kortkædede fedtsyrer direkte går ind og påvirker fedtvæv og energibalance. Dertil kom humane studier, der dokumenterede, at personer med højere niveauer af disse fedtsyrer ofte vejer mindre og har et sundere stofskifte. Begge dele kunne ifølge forskerne være et tegn på, at de kortkædede fedtsyrer spiller en rolle i energiforbrændingen.
For at finde svaret inkluderede forskerne 71 raske voksne i deres studie. De blev udsat for kulde, som er en effektiv og naturlig måde at aktivere brunt fedtvæv på. Imens fulgte forskerne kroppens reaktioner i avancerede PET/CT-scannere.
Med fire forskellige slags radioaktive sporstoffer kunne forskerne følge, hvor meget blod, ilt, sukker og fedtstoffer det brune fedt trak til sig under kuldepåvirkningen. De analyserede også vævsprøver fra både hvidt og brunt fedt for at undersøge, hvilke gener der var aktive.
Målingerne gav forskerne det første klare fingerpeg om, at forbindelsen også findes hos mennesker. Der var en tydelig kobling mellem det brune fedt og molekyler frigivet af de nedbrudte kostfibre - om end ikke så markant som hos dyr.
Propionat og butyrat holdt sig stabile hos personer med høj aktivitet i det brune fedt, men faldt hos personer med lavere aktivitet – endnu et tegn på forbindelsen mellem signalstofferne og det brune fedt.
Signalstofferne afslører aktiviteten i det brune fedt
Samtidig så forskerne, at jo mere acetat der var i blodet under kulde, desto mere brændstof i form af frie fedtsyrer trak det brune fedt ud af blodbanen. For propionat dukkede forbindelsen til iltforbruget derimod kun op i gruppen med lav aktivitet i det brune fedt.
“Her adskiller menneskenes stofskifte sig altså fra dyrenes, formentlig fordi det er væsentligt mere komplekst”, påpeger Milena Monfort-Pires.
Ikke desto mindre bekræftede genetiske analyser, at de gener, som hjælper kroppen med at omsætte de kortkædede fedtsyrer, er tæt koblet til det brune fedts energiforbrug.
“Koncentrationerne af de kortkædede fedtsyrer i blodet ser ud til at afspejle, hvor aktivt det brune fedt er. Derfor kan de måske bruges som biologiske markører for, hvor effektivt kroppens varmeproducerende fedtvæv fungerer – uden at man behøver avancerede scanninger,” siger Milena Monfort-Pires.
Forskerne holder sig tilbage med at konkludere en direkte kobling mellem kost og brunt fedt, fordi analysen bygger på blodprøver frem for detaljerede kostdata.
Det krævede omfattende analyser af scanningsbilleder, blodprøver og genetiske mønstre for at vise, at der overhovedet findes en kobling mellem kostfibrenes nedbrydningsprodukter og det brune fedt
Nye spor i dialogen mellem tarm og brunt fedt
Studiet kan dog ikke afgøre, om en mere fiberrig kost i sig selv kan skrue op for forbrændingen, eller om samme effekt kan opnås med kosttilskud. Til gengæld peger det på en biologisk forbindelse, som forskerne hidtil kun har set i dyr. Det kræver nye studier, der følger kost, tarmbakterier og brunt fedt over længere tid.
Lykkes det, kan den slags studier potentielt vise vejen til mere målrettede og kostbaserede behandlinger af overvægt og stofskiftesygdomme, siger de.
Men ét resultat overraskede forskerne særligt: fedtsyren propionat.
Hos deltagere med lav aktivitet i det brune fedt var propionat nemlig koblet til fedtvævets iltforbrug. Den kobling fandt forskerne ikke hos deltagere med høj aktivitet i det brune fedt. Det antyder, at kroppen kan skifte mellem forskellige former for brændstof under kulde, afhængigt af hvor aktivt det brune fedtvæv er, vurderer forskerne.
“Den slags studier kan også være med til at forklare, hvorfor menneskers stofskifte reagerer forskelligt på kulde og kost,” siger Kirsi A. Virtanen, der tilføjer, at hun og hendes kolleger også håber, at de kan bruge sådanne studier som løftestang til at forstå, hvordan fedtvævet og tarmen fungerer som dele af det samme stofskiftesystem, frem for, som hidtil, at betragte dem som adskilte organer. “Det kan ændre måden, vi tænker samspillet mellem kost, tarm og energiforbrug på.”
“Det er et vigtigt skridt mod at afklare, om fiberrig kost faktisk kan ændre det brune fedtvævs funktion hos mennesker – og dermed påvirke en af kroppens centrale mekanismer for energiforbrug,” siger Milena Monfort-Pires. ““Det er først nu, vi begynder at forstå, hvordan tarmen og det brune fedt taler sammen – og hvilken betydning den samtale kan have for stofskiftet.”
