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Cell&Nature&Science告诉你,从发胖到苗条,肠道微生物可以做什么!

首页 » 研究 2016-08-09 转化医学网 赞(3)
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导读
人们通常将肠道微生物作为第二基因组,而第二基因组可通过生活方式进行重塑。日饮食变化可用来取代药物或手术治疗某些疾病,这是非常有前景的领域。
上世纪70年代美国盛行这句谚语“You are what you eat”,随着近些年来人们对健康生活理念的关注,这句话也越来越多地被重提起。这句话翻译过来,大概就是你的饮食结构决定你的性格。不过,我们今天的主题并不是讨论各个地区的美食与文化,也不是讨论如何健康地吃喝,而是从另一个方面去解读这句话,即“You are what kind of bacterial you have”。

经过漫长的进化过程,人体与其肠道内的菌群已形成了紧密的共生关系,这些共生菌群已成为我们多项正常生理功能不可或缺的组分部分,比如通过释放信号分子影响免疫系统的发育。目前,基于动物模型的实验结果已清晰地表明,如果这一共生关系遭到破坏,诸如肥胖症、心血管疾病、直肠癌、过敏、自闭症、自身免疫病等一系列非传染性慢性疾病的患病风险也将升高。

肠道微生物如何让你发胖?(Nature)

今天我们要谈论的肥胖,与栖息在我们肠道中的上万亿微生物的变化相关,但机制还不清楚;而耶鲁大学领导的研究小组则进行了一项研究,去发现肠道微生物的改变是如何导致肥胖的。在过去的研究中,科学家发现在高脂肪饮食的动物体内有较高的乙酸含量,而乙酸会刺激动物的胰岛素分泌,更多的胰岛素可以刺激激素胃泌素和生长素的分泌,从而增加食物的摄入量。



研究小组试图建立肠道菌群和肥胖之间的因果关系。将一组啮齿类动物的排泄物转移到另一组后,他们观察到在肠道菌群、乙酸水平和胰岛素有类似的变化。在啮齿动物中的新研究表明,肥胖可能从肠道微生物开始,肠道菌将食物中的脂肪变成乙酸,乙酸则通过迷走神经向胰腺和胃发出信号,胰腺内β细胞释放胰岛素,这会导致脂肪细胞储存更多的脂肪。对胃的信号是告诉其制备饥饿荷尔蒙,这可能会引起暴饮暴食。

肥胖的母亲和自闭症的孩子,与肠道微生物有何关系?(Cell)

肠道微生物物紊乱会导致自身的肥胖,甚至还会影响下一代。从统计数据得出,孕妇妊娠期肥胖会增加儿童神经发育障碍包括自闭症的风险;一些自闭症的人也报告有经常性的肠胃道问题。贝勒医学院的研究人员进行了相关的研究,在小鼠模型中,研究人员采取16S rRNA基因测序确定了母亲饲喂正常饮食和母亲饲喂高脂饮食的后代中肠道菌群具有明显的差别;高脂饮食母亲生下的小鼠的不平衡微生物生态状况负责他们的社交缺陷。



研究人员接下来通过全基因组鸟枪法测序,发现乳酸杆菌Lactobacillus reuteri在由高脂肪饮食母亲出生的小鼠的肠道菌群中的降低数量超过9倍。有趣的是,从人的母乳中分离了一株L.reuteri并将其导入到高脂饮食后代的饮用水中能够恢复小鼠的社会行为。原因为L. reuteri促进激素催产素的生产,这个激素在社会行为中起着至关重要的作用,与自闭症息息相关。

解决肥胖的关键在于肠道微生物多样性。(Science)

从上文我们知晓,肠道微生物会导致发胖问题。换个思路来考虑,能否利用肠道微生物来解决肥胖问题呢?格罗宁根大学医学中心的研究团队对此进行了研究。在这项研究中,研究者们收集了超过1100人的粪便样本,以及参与者的饮食、用药以及健康信息并分析生活在肠道中的细菌和微生物的DNA。这项DNA分析使得调查何种因素会影响微生物群落多样性成为可能,结果发现奶制品、咖啡和红酒会增加肠道细菌的多样性,但是部分药物以及高热量的饮食则会使之减少。



肠道微生物多样性的缺失是导致肥胖的主要原因之一。研究人员的发现是可能通过一种“粪便转移”对抗肥胖,通过这种方法,一个苗条的人的肠道细菌会被引入肥胖患者的体内。合适的饮食或者特定的药物可也能对微生物群系产生同样的影响。而这项工作的关键点在于粪便样本需要控制好冷冻状态,当样本暴露于有氧和高温的环境中,许多微生物无法存活。

重塑肠道菌群需要多久?(Nature Reviews Microbiology)

如今知道了肠道菌群会影响我们的健康状态,并且也有方法能够改善肠道微生物的多样性,问题来了,重塑肠道菌群需要花费多少的时间呢?实际上,改变饮食对人类肠道菌群的影响比想象的更快,这表明通过宿主的行为来改变肠道菌群是可行的。杜克大学研究团队招募了11名志愿者,收集了每名志愿者不同时期的肠道微生物组。志愿者在四天基线期内正常饮食,研究人员详细记录每名志愿者的饮食。基线期过后,每名志愿者在五天内连续食用素食,包括燕麦、大米、洋葱、番茄、南瓜、大蒜、豌豆、扁豆、香蕉、芒果、木瓜。与正常饮食期一致,研究人员记录志愿者的每日饮食及肠道菌群的变化情况。五日之后,志愿者回归正常饮食经历一个六日“清除期”,以确定食物消化引起的肠道菌群变化如何迅速恢复。随后,每名志愿者连续五日食用动物制品:早餐食用熏肉和鸡蛋,午餐食用排骨和牛腩,晚餐选择性食用意大利腊肠、火腿和奶酪,零食包括奶酪、意大利腊肠和猪肉皮。



研究人员表示,通过分析收集来的肠道微生物组,发现改变食用动物产品后,一天内肠道菌群基因表达类型发生了显著变化,改变饮食三天或四天后,代谢副产物如短链脂肪酸也发生了变化。研究结果表明饮食可以影响肠道菌群的组成,这些变化可能对人类健康有非常现实的意义。

人们通常将肠道微生物作为第二基因组,而第二基因组可通过生活方式进行重塑。日饮食变化可用来取代药物或手术治疗某些疾病,这是非常有前景的领域。(转化医学网360zhyx.com)
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