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[转载]肥胖和肠道菌群

已有 1798 次阅读 2021-1-20 03:51 |个人分类:肠道微生态|系统分类:科研笔记|文章来源:转载

肥胖和肠道菌群

肥胖是一种多因素疾病,导致脂肪组织过度积聚。在过去的几十年里,世界范围内的肥胖患病率迅速上升。肥胖的流行与代谢综合征、某些癌症的发病率增加、生活质量的降低以及与肥胖相关的医疗费用的急剧增加有关。虽然肥胖由能量的摄取和支出平衡之间的改变引起的。肥胖症发病率的增加与许多因素有关,包括容易获得高能量食物和体力活动的减少,但越来越多的证据支持肠道微生物组群的改变作为肥胖症的媒介所起的重要作用。快速发展的肠道微生物检测技术和大数据分析方法的进展,为研究肠道菌群组成和代谢途径,打开了一扇大门,进入复杂的客-宿主相互作用之间的肠道菌群和它的人类宿主的健康和疾病。关键的研究表明,肠道微生物群及其代谢途径的调控可以影响宿主的肥胖和代谢。这些观察结果为进一步评估这些变化背后的机制铺平了道路。

美国加州奥本海默应激神经生物学中心和加州大学洛杉矶分校治愈消化疾病研究中心的研究人员在《Curr Obes Rep》发表综述文章“肠道微生物组与肥胖:肥胖的合理解释”,总结了肠道微生物群诱导肥胖的可能机制的最新证据。该综述阐述了肠道微生物群对能量获取和代谢机制变化、代谢和免疫相互作用以及脑功能和行为可能变化的一些众所周知的影响。文章指出,尽管我们与肠道微生物群之间的共生关系以及这种关系的紊乱如何影响我们的健康了解有限,但有令人信服的证据表明,肠道微生物群在肥胖症的发展和长期存在中起着重要作用。

与皮肤、阴道、口腔和耳朵等其他人体生态位相比,人体肠道(主要是大肠)中的微生物群最多。我们携带两组基因:编码人类基因组的基因(约23,000个基因)和编码微生物群的基因(约330万个基因)。由此可见共生在人体微生物的基因是人的基因的100多倍。人类和微生物长期以来一直受益于这种共生关系。在过去由于缺乏可靠有效的研究工具,我们对这种共生关系的程度和意义的理解受到限制。基因测序技术的发展为我们了解人和共生微生物的关系提供了可靠和有效的手段。肠道微生物组的改变已被证明易使宿主发展成某些疾病,包括肥胖症。

成人肠道微生物群主要由两个菌门组成,既厚壁菌门和拟杆菌门,它们占肠道中约90%的细菌。在动物和人类研究中都发现肥胖与肠道微生物群的不同组成有关。许多研究指出,拟杆菌丰度的相对减少以及厚壁菌群的相对增加是“致肥胖微生物群”的一个特征,但研究结果并不一致。肥胖相关的差异也在物种水平上被确认,包括:梭菌属innocuum,真杆菌dolichum,和Catenibacterium mitsuokai,乳酸杆菌reuteri,乳酸杆菌sakei,放线杆菌,甚至是古细菌的成员,如史氏甲烷短杆菌。

研究结果的区别可能在某种程度上反映了研究设计的局限性和使用检查手段的差别。一个值得思考的问题是,是肠道微生物群的变化先于肥胖,还是先有肥胖后有肠道微生物的变化。由于饮食、微生物群、免疫和肥胖发展之间错综复杂的相互关系,这确实是一个很难回答的问题。饮食的改变会导致肥胖或体重减轻,同时也会引起人体肠道微生物群组成的变化,因此很难辨别微生物群单独作为体重变化的诱因所起的相对作用。

开发和保存无菌小鼠系(转基因小鼠)的能力大大加快了微生物组学研究的进展,这种小鼠系可作为常规小鼠(常规化)或人类供体(人源化小鼠肠道微生物)肠道微生物组的接受者。这种无菌模型可用于评估粪便移植后受体表型、代谢和炎症的变化。尽管无菌小鼠已经创造了前所未有的机械洞察的可能性,但它的使用有很大的局限性,包括其固有的抵抗力发展肥胖症,异常免疫反应,改变味觉偏好和大脑和行为的变化。此外,尽管最初成功地将无菌小鼠定植为“瘦肉型或肥胖型肠道微生物群”,但肠道微生物群的组成会因受体宿主的饮食而迅速改变。尽管存在这些局限性,该模型已被广泛用于研究微生物组在肥胖中的作用。

遗传学和表观遗传学事件(包括不良的早期生活事件)有助于个体发展为肥胖的倾向,这些因素也被证明会影响肠道微生物组成。在双生子研究中,这些混杂因素可以部分控制。例如,一项对身体质量指数(BMI)不一致的双胞胎的研究显示,与瘦人相比,肥胖者类杆菌比例较低,放线杆菌比例较高。然而,厚壁菌的比例没有显著差异。利用无菌小鼠中不符合肥胖的双胞胎的粪便移植,能够显示出瘦和肥胖表型的传播。同居表明,这种“瘦肉精微生物群”可以成功地传播到有“肥胖微生物群”的小鼠体内,并能部分阻止肥胖的发展,提示操纵肠道微生物群可以防止肥胖的发展。然而,这只是在老鼠食用低脂/高纤维食物时的情况。一旦动物暴露于高脂肪/低纤维饮食中,所有小鼠的体质量和脂肪质量都会增加,瘦肉型和肥胖型小鼠的共同饲养未能减轻或阻止肥胖的发展。这些发现强调了饮食对肥胖发展的重要性,以及饮食和微生物群组成之间的密切关系。

另一个被广泛研究的影响肥胖发展的因素是抗生素的广泛使用。几十年来,为了促进家畜的生长,由于低剂量的抗生素一直被用于农业生产,主动或被动接触抗生素可能是导致当前肥胖症流行的一个因素。最近人们注意到美国肥胖的地理分布与抗生素使用之间的显著相关性。其他研究也表明,生命早期接触抗生素与随后人类婴儿和小鼠的肥胖症和肥胖症的发展有关。




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