肠道微生物和肌肉生长之间的联系表明了解决肌肉损失的未来方法

2019年9月10日的《每日科学》发表了“肠道微生物和肌肉生长之间的联系表明了解决肌肉损失的未来方法”的文章，报道了新加坡南洋理工大学（NTU Singapore）领导的一个国际研究小组发现：生活在肠道中的微生物可以帮助肌肉生长和功能，为与年龄相关的骨骼肌丧失的干预打开了新的大门。文章说科学家已经建立了肠道微生物与肌肉生长和功能之间的联系，这一发现可能为干预与年龄相关的骨骼肌丧失打开新的大门。也可能为与肌肉发育、生长和功能性神经肌肉通讯形成相关的重要研究铺平道路。

所有物种，包括人类在内，都有无数的微生物物种生活在其中。那些排列在肠道的细胞在身体功能中扮演着重要角色，从新陈代谢到免疫系统。

由新加坡、瑞典、瑞士、法国、英国、美国和澳大利亚的研究人员进行的这项国际研究，通过对小鼠进行一系列与力量和运动相关的训练后，发现与没有肠道微生物的无菌小鼠相比，有肠道微生物的小鼠骨骼肌更强壮，能够产生更多的能量。他们的这一发现指出了一种通过改变肠道微生物组成来解决与年龄相关的骨骼肌缺失的新的潜在方法。当他们把标准实验室小鼠的肠道微生物移植到无菌小鼠体内时，也证实了肠道微生物与骨骼肌质量之间存在联系的证据。无菌小鼠的肌肉生长和功能在移植后部分恢复。

他们的这项研究发表在7月份的《科学转化医学》上，领导这项研究的南洋理工大学李江健医学院的斯文·佩特森教授说：“这些结果进一步强化了越来越多的证据，证明肠道微生物是人类健康的关键看门人，并为肌肉质量的维持与衰老提供了新的见解。鉴于健康老龄化是新加坡老龄人口的主要医疗目标之一，这些结果令人鼓舞。他们为未来的研究奠定基础，评估微生物及其代谢产物可能是干预老年人骨骼肌强度的潜在干预目标，尤其是在人口老龄化迅速的新加坡等国家。

神经肌肉通讯的新见解

这项研究还揭示了肠道微生物与神经和肌肉之间通讯的可能联系。研究人员发现，无菌小鼠降低了神经肌肉接头组装和功能所必需的关键蛋白质水平。神经肌肉接头是一种允许运动神经细胞与骨骼肌纤维通讯的化学结构。这些连接允许信号传输到肌肉纤维，导致肌肉收缩。将肠道微生物移植到无菌小鼠体内，部分地将这些关键蛋白的表达恢复到肠道细菌小鼠体内观察到的水平。

Pettersson教授说：“虽然需要更多的实验来充分了解无菌小鼠神经-肌肉连接处肌肉萎缩和功能障碍的机制，但这里给出的结果为今后与肌肉发育相关的重要和有趣的研究提供了可能，功能性神经肌肉通讯的生长和形成。”

了解骨骼肌的机制

为了研究肠道微生物对骨骼肌质量和肌肉萎缩（即肌肉组织的损耗）的影响，Pettersson教授和他的团队对有肠道微生物的小鼠和体内没有微生物的无菌小鼠进行了三组运动试验。在重量测试中，让每只老鼠抓住一个26克的重量，看它是否能保持重量3秒钟。成功完成这项工作的人接着会增加到接下来的五个体重，从33克到100克不等。

研究人员还对老鼠在开放环境中的运动进行了一小时的监控，以测量它们行走的总距离以及老鼠用后腿站立的时间。这些老鼠也在跑步机上跑步，跑步机的速度从每分钟0米逐渐增加到15米，然后保持恒定的速度。经过检查，研究小组发现，除了骨骼肌质量减少和肌肉萎缩相关基因表达增加外，无菌小鼠的骨骼肌还表现出功能和新线粒体生成的问题，线粒体的作用是分解营养物质，形成细胞活动的能量。但是，当研究人员将小鼠肠道微生物移植到无菌小鼠体内时，他们发现这些小鼠的肌肉生长和功能部分恢复，肌肉萎缩的迹象减少。

这项研究建立在佩特森教授早期关于肠道微生物如何影响大脑发育、血脑屏障完整性以及与焦虑和恐惧相关的整体行为的研究基础上。新加坡科学、技术和研究机构的微生物学教授王跃（音译）没有参与这项研究。他说，这一发现将激励科学家和临床医生研究微生物群的微生物组成与人类骨骼肌状态之间的关系。

“这项研究将通过调节肠道中的微生物成分，找到维持或改善肌肉质量、力量和功能的新方法。这些策略有望在解决肌肉相关的健康问题方面有广泛的应用。a*STAR分子和细胞生物学研究所的研究主任补充说：“一个具有巨大潜力的领域是延缓或逆转与年龄相关的肌肉减少症（由于衰老而导致的骨骼肌质量和力量的丧失）。”