צוות מדענים במכון ויצמן חשף, כי מנגנון ההשמנה החוזר ממנו סובלים רבים היורדים במשקל בעקבות דיאטה ואז שבים ומשמינים, מושפע משמעותית מחיידקי המעיים. לפי המחקר, את המנגנון אפשר לשנות באמצעות התערבות בהרכב ובתפקוד של אוכלוסיית חיידקי המעיים.

את המחקר ביצעו חברי קבוצות המחקר של ד"ר ערן אלינב מהמחלקה לאימונולוגיה ופרופסור ערן סגל מהמחלקה למדעי המחשב ומתמטיקה שימושית במכון ויצמן. דיווח על המחקר פורסם בסוף השבוע בכתב העת Nature.

תופעת "ההשמנה החוזרת" (המכונה לעתים גם "אפקט היו-יו") מלוּוה במנגנון חמור עוד יותר, ציינו החוקרים. במקרים רבים, עם כל חזרה לעודף משקל, עולה המשקל אל מעבר למשקל העודף של מחזור ההשמנה הקודם. בנוסף, בכל חזרה הולך ועולה אחוז השומן בגוף, ובמקביל הולך וגובר הסיכון לחלות במחלות הקשורות למשקל עודף, כמו סוכרת מסוג 2, כבד שומני ושאר הבעיות הרפואיות הקשורות בתסמונת המטבולית.

ד"ר ערן אלינב: "אם יימצא כי תוצאות המחקר שביצענו בעכברים תקפות גם בבני-אדם, ייתכן שאפשר יהיה לנצל אותן כדי לאבחן את מגפת ההשמנה החוזרת ולטפל בה"

לדברי ד"ר אלינב,  "במחקר שנערך על מודל עכברים הראנו, כי אחרי הירידה שחלה במשקל הגוף, בעקבות דיאטה, שומרים חיידקי המעיים של העכבר על 'זיכרון' של גלגולי ההשמנה שלו. הזיכרון הזה מאיץ את העלייה החוזרת במשקל כאשר עכברים אלו חוזרים לאכול מזון עתיר קלוריות או מזון רגיל בכמויות גדולות".

פרופסור סגל הוסיף: ״באמצעות מחקר של תפקודי חיידקי המעיים פענחנו את תרומתם של החיידקים לעלייה המוגברת שחלה במשקל, בעקבות הליך שבו הושגה לפני כן הפחתת משקל מוצלחת. פיתחנו שיטות אבחנתיות וטיפוליות לטיפול בתופעה״.

בניתוח מעמיק של הרכב ותפקוד חיידקי המעיים מצא הצוות, שכאשר העכברים עלו במשקלם ולאחר מכן ירדו חזרה למשקל הבסיס התקין, חזרו כל מערכות גופם לתפקוד 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, דוקטורנט במעבדתו של ד"ר אלינב, הוביל את המחקר שבו שותפו גם תלמיד המחקר לתואר שני, שלומיק ייטב, אף הוא מהמעבדה של ד"ר אלינב, הדוקטורנטית דפנה רוטשילד ממעבדתו של פרופסור סגל ומדענים נוספים מהמכון וגם ממוסדות מחקר ורפואה אחרים בארץ.

בסדרה של ניסויים הראו המדענים, כי דפוס "החיידק השמן" בעכברים - אלו שהשמינו ורזו בהצלחה - הוא זה המאיץ את ההשמנה החוזרת באותם בעלי חיים. 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.

באמצעות תוכנה ללמידת מכונה הצליחו המדענים לנבא במדויק, על-פי מאות מאפיינים של חיידקי המעיים, את שיעור העלייה במשקל הגוף הצפוי לכל עכבר בעל היסטוריה של השמנה, בתנאים של אכילת-יתר חוזרת.

בשילוב גישות גנומיות ומטבולמיות זוהה מנגנון שבאמצעותו משפיעים חיידקי המעיים על שיעור ההשמנה החוזרת. מנגנון זה מתוּוַך באמצעות שתי מולקולות שמקורן במזון צמחי ממשפחת הפלבונואידים. חיידקי המעיים של העכברים 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 עוד 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.

בהמשך פותחו בעבודה זאת גישות חדשות למניעת השמנה חוזרת, מואצת, בעכברים באמצעות שינוי בהרכב חיידקי המעיים שלהם ותפקודם. 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.

החוקרים מסרו, כי גישה אחרת למניעת השמנה חוזרת מוגזמת, שנבחנה אף היא במחקר ושעשויה 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 בשם 'פוסט-ביוטית'", אמר פרופסור סגל. "להבדיל מ'פרוביוטיקה', שבה 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״.

"ההשמנה מאפיינת כיום את מחצית אוכלוסיית העולם", אמר ד"ר אלינב, "סיבוכיה 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 מגפת ההשמנה החוזרת ולטפל בה".

במחקר השתתפו עוד מריסקה מיאר, מעיין לוי, קלאודיה מורסי, לנקה דוהנלובה, סופיה ברוורמן, שחר רוזין, ד"ר מלי בכש, ומדענית הסגל ד"ר חגית שפירא, מהמחלקה לאימונולוגיה במכון ויצמן; מדעניות הסגל ד"ר יעל קופרמן וד"ר ענבל ביטון ופרופסור אלון הרמלין, מהמחלקה למשאבים וטרינריים; ד"ר סרגיי מליצקי ופרופסור אסף אהרוני מהמחלקה למדעי הצמח והסביבה במכון. כמו כן לקחו חלק במחקר פרופסור אריה גרטלר מהאוניברסיטה העברית ופרופסור זמיר הלפרן מהמרכז הרפואי "תל-אביב איכילוב".