肠道微生物与肥胖研究新进展

摘要

“吃便便”能减肥?基因和饮食,哪个对肠道菌群影响更大?第一例落网的肥胖元凶:阴沟肠杆菌;人类基因可以通过影响特定类型的微生物的发展,决定我们是胖还是瘦。

2015年的诺贝尔生理学或医学奖颁给了中国科学家屠呦呦及爱尔兰、日本的另外两位科学家。屠呦呦的贡献在于她发现了一种能有效治疗疟疾的新药物青蒿素,挽救了数百万人的生命。她也成了中国科学类诺贝尔奖第一人,一时间举国庆贺。

在2015年诺贝尔生理学或医学奖尘埃落定前,美国华盛顿大学的Jeffrey Gordon教授由于在“肠道菌群”研究中的突出贡献,也一度是诺奖的有力竞争者。Jeffrey Gordon长期致力于肠道微生物与人体的复杂关系研究,发现了肠道微生物与肥胖、营养不良、糖尿病等疾病息息相关。尤其在探索肠道微生物与人体肥胖的关系中,Jeffrey Gordon团队做了很多开创性的实验。

 

双胞胎的启示

早在2004年,Jeffrey Gordon就做了无菌小鼠实验,发现肠道菌群正常的小鼠比无菌小鼠更容易储存脂肪。之后,Jeffrey Gordon做了有名的“胖瘦双胞胎实验”,对31对同卵双胞胎、32对异卵双胞胎及可采集到的46位母亲的肠道微生物进行了研究,发现瘦人和胖人的肠道微生物存在明显差异,胖人的肠道微生物丰富程度低,瘦人的肠道微生物丰富程度高。

Jeffrey Gordon团队又将来自一胖一瘦双胞胎的肠道微生物,通过粪便移植的方式移植给具有相同遗传背景的不同小鼠,结果显示,移植了胖子肠道微生物的小鼠变胖了,移植了瘦子肠道微生物的小鼠变瘦了。

另外,如果把胖老鼠的肠道微生物移植给瘦老鼠,瘦老鼠经过一段时间饲养后会变胖。

这些实验都证明,肠道微生物在小鼠变胖中扮演着重要角色。

 

“吃便便”能减肥?

2013年发表的一项研究中,Jeffrey Gordon团队进行了一个名为“微生物之战”的实验,将植入了瘦人肠道菌群的小鼠(代号“Ln鼠”)和植入了胖人肠道菌群的小鼠(代号“Ob鼠”)饲养在一起,小鼠们通过非常“重口味”的方式(互相吃便便……)交换着肠道菌群。10天后,研究人员发现,“Ob鼠”的新陈代谢特征有朝着“Ln鼠”发展的趋势,反之,“Ln鼠”完全不受“Ob鼠”影响。前提是,“Ln鼠”和“Ob鼠”均被喂以低脂肪、高纤维的健康食物。

经过深入分析发现,原来,“Ln鼠”肠道中一些特定的拟杆菌通过“便便交换”的方式进入到了“Ob鼠”体内,引起了“Ob鼠”新陈代谢的变化,减缓了脂肪的积累。

作为对照,研究人员又对“同居”的“Ln鼠”和“Ob鼠”喂以高脂肪、低纤维的不健康食物,结果发现,“Ln鼠”失去了阻止“Ob鼠”发胖的能力。

这说明,饮食、体重和肠道微生物三者之间的相互作用远比人们已掌握的要复杂。

 

基因和饮食,哪个对肠道菌群影响更大?

2014年发表的又一项研究中,Jeffrey Gordon团队探讨了基因和饮食,哪个因素对肠道菌群的影响更大。研究人员选取了几百只遗传背景多样化的小鼠,喂以不同的饲料,在高脂肪、高糖饮食和低脂肪、高纤维饮食之间变换。

粪便分析显示:不管什么遗传背景的小鼠,高脂肪、高糖饮食均可增加厚壁菌门成员的丰度,而拟杆菌门成员的丰度则降低。

这说明,饮食可以在短时间内,以一种不依赖于小鼠个体遗传差异的方式,重塑小鼠的肠道微生物。

但并不意味着遗传因素对肠道微生物没有影响。

2014年发表在《cell》上的一项成果中,研究人员对416对双胞胎超过1000例粪便的微生物基因组进行了测序,结果显示,同卵双胞胎比异卵双胞胎的微生物更相似。研究人员还找到了一些高度遗传的细菌家族,这表明:人类基因可以通过影响特定类型的微生物的发展,决定我们是胖还是瘦。

 

第一例落网的肥胖元凶:阴沟肠杆菌

在肠道微生物与肥胖的研究中,上海交通大学的赵立平教授也做了很多独创性的实验。

2012年,赵立平团队找到了一种可能导致肥胖的细菌——阴沟肠杆菌。

研究发现,阴沟肠杆菌广泛存在于病态肥胖人群的肠道里。随后,赵立平团队找来一群“怎么吃都长不胖”的老鼠,向它们肠道里注射了阴沟肠杆菌,然后每天喂它们营养丰富的美食,最终将这群原本怎么都长不胖的老鼠硬生生喂成了胖子……

赵立平团队又进行了另一项研究,让一位过度肥胖的人类患者每天坚持摄入“全谷类、传统中国营养保健食品和益生食物”,9周后患者体重减了30多公斤,更重要地是,存在于患者体内的阴沟肠杆菌降低到了“不可检测”的水平。这些证据都表明,阴沟肠杆菌“有可能推动了人类肥胖的形成”。这是国际上找到的第一例可以引起肥胖的人体肠道细菌。

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人类基因是否可以通过影响特定类型的微生物的发展,决定我们是胖还是瘦?

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