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研究背景
随着人民生活水平的不断提高,肥胖的发病率日渐升高。肥胖是一种复杂的健康状况,其特征为脂肪的过度积累,同时会诱发多种健康问题,比如二型糖尿病、心血管疾病以及代谢紊乱等。引起肥胖的原因通常是多方面的,受到遗传、环境因素、个人行为以及生理因素的影响。随着近年来对人体肠道微生物的深入研究,科学家们发现,肠道微生物可能调控了诱发肥胖的新机制。其中,Blautia属作为肠道菌群重要组成成员毛螺菌科家族的一员,占据了人体肠道菌群3–11%的相对丰度,被广泛报道与脂质代谢和脂肪积累相关。然而它在肥胖中所发挥的具体作用却不是十分清晰,众多研究结果中常常出现相互矛盾的结论。例如,有研究发现Blautia与短链脂肪酸 (SCFA) 的积累相关,特别是乙酸盐,而SCFA被报道既可以增加能量储存和脂肪堆积,同时也与防止体重增加和内脏脂肪堆积有关。基于这样的背景,我们团队通过收集和分析近年来Blautia在肥胖相关研究中的丰度数据和研究结果,总结了Blautia在肥胖发生发展中的作用,以及对不同治疗和干预措施的响应,试图理清Blautia与肥胖管理策略有效性之间的复杂关系。
综述内容
1. 检索文献的筛选
为了更加全面的掌握Blautia与肥胖的相关研究结果,我们对2013年到2024年间针对动物和临床的相关研究论文进行了严格的筛选 (图1A),并对相关影响变量进行了总结。我们发现,2013年以来,针对Blautia和肥胖相关的研究论文逐年增多,显示出Blautia在肥胖发生发展中的重要作用被研究学者日渐关注。在所有的研究论文中,研究对象为小鼠和大鼠模型的论文较临床研究更多 (图1B);而研究方法主要以16S rRNA和宏基因组测序分析为主。在众多研究所关注的影响变量中,益生元是较多的被用于调节肠道菌群或改善肥胖的变量之一。
图1. PRISMA文献筛选策略与研究变量
2. 肥胖个体中Blautia群体的状态与流行学变化
多数研究关注于像减肥手术、粪菌移植等治疗措施,生活方式管理以及益生元和益生菌的摄入等对于肠道菌群的影响。例如袖状胃切除术 (减肥手术的一种) 与术后Blautia和熊脱氧胆酸的丰度增加有关,同时减少了宿主体内炎症标志物和内脏脂肪的积累。与此同时,饮食成分、益生元和益生菌对Blautia的影响则更为复杂。益生元是一类不被宿主消化吸收,却能够选择性地促进有益肠道细菌生长和代谢的有机物质。随着分析的研究论文数量的增加,我们发现益生元对肠道中Blautia的影响是双向的 (图3A)。例如,摄入阿拉伯木聚糖、黄连素、芹菜汁、d-阿拉伯糖醇、菊粉等益生元可以增加Blautia和其他SCFA产生菌,如拟杆菌和阿克曼氏菌的数量,同时抑制脂多糖 (LPS) 产生菌和促炎菌的增殖,随之而来的是SCFA的显著积累,血清LPS和炎症水平的显著下降,以及高效的内脏脂肪代谢,这些发现表明Blautia在改善肥胖过程中具有有益功能;但与此同时,一些研究中也发现,像红豆、绿豆种皮、辣木多糖、藜麦、维生素D这类益生元的摄入,在改善体重的同时却降低了Blautia的丰度,目前尚不清楚观察到的体重减轻是由于Blautia丰度减少还是仅仅因为益生元的介入,这些益生元对于Blautia的抑制可能是“附带损害”——即无意的或偶然的效应,明确的关联效应还需要进一步的研究论证,但我们能够明确的是,想要充分发挥Blautia改善肥胖的益生功能,对于辅助益生元的选择尤为重要。
此外,儿童期出现肥胖的人群,往往成年后出现肥胖的概率也较高,成功的早期预防可能会减少成年后肥胖的发生率。通过对儿童肥胖相关研究论文的总结,我们发现,Blautia往往在出生时就存在于婴儿肠道中,而其丰度在出生后迅速下降,在6月龄左右逐渐恢复 (图3B),这揭示了该属在儿童健康中的重要性。经过总结分析,在超过60%以上的研究中,Blautia被发现对于改善肥胖或维持健康表现出有益的影响,其余的研究中则可能与肥胖发生存在正相关性,Blautia的这种特性可能表现为种水平之间的差异,比如Blautia coccoides、B. wexlerae、B. hansenii、B. producta和B. luti就被报道具有比较明确的益生功能。
图2. 影响肠道中Blautia群体丰度的因素
图3. 益生元对Blautia的影响 (A) 及早期生命中特定肠道细菌的相对丰度变化 (B)
研究总结
了解肠道菌群与肥胖之间复杂的关系有助于开发新型的肥胖治疗策略,通过饮食、益生元、益生菌,甚至粪菌移植等方式调节肠道微生态平衡,为预防和管理肥胖提供了新的途径。本文综述了当前对Blautia与肥胖之间关联和机制的探索研究,特别是当前的治疗手段、生活方式变化以及其他外加因素对Blautia群体的影响。分析结果表明,Blautia跟随肥胖个体肠道菌群扰动可能出现丰度的不同波动,潜在地改善或加重肥胖,这种双向变化可能与物种或菌株特异性有关,因此在评估Blautia在肥胖中的作用时应考虑到这一点。
此外,Blautia在肠道中的丰度随年龄增长而增加,一方面表明了它在肠道菌群成熟过程中的基石作用,另一方面也体现了Blautia在肥胖管理中具有重要作用,以肠道菌群为靶向的肥胖管理和代谢调节措施应该尽可能的考虑Blautia的重要地位。基于对现有研究结论的总结分析,在属水平将Blautia视为疾病风险的诱导因素,可能过于悲观,因为目前还没有直接的证据证明它参与了肥胖的发生和发展,相反,很多Blautia在物种水平上表现出益生菌的特性。因此,明确Blautia在宿主健康和肥胖发生发展中的作用,需要依赖于菌株水平的特异性研究,这有助于区分益生菌株与潜在的致病菌株,并为Blautia与宿主互作研究提供进一步的见解,从而助力于应对全球肥胖危机。
本综述的通讯作者为山东大学的刘双江教授和蒋荷助理研究员,第一作者为山东大学博士留学生Warren Chanda。
原文出自Microorganisms 期刊:https://www.mdpi.com/2928444
期刊主页:https://www.mdpi.com/journal/microorganisms
作者简介
刘双江 教授
Microorganisms 期刊副主编,中国科学院微生物研究所研究员、山东大学特聘教授,中国生物生物物理学会肠道菌群分会会长、中国微生物学会环境微生物专业委员会副主任、iMeta 主编、《微生物学报》执行主编、《生物工程学报》副主编。曾任中国科学院微生物研究所所长曾获得国家自然科学杰出青年基金、获得全国优秀科技工作者称号。做为项目负责人,主持科技部重点研发项目、国家自然科学基金重点和重大项目;主持完成了国家自然科学基金重点和重大项目、国家自然科学基金、科技部973课题和863项目、中国科学院重大和重要研究项目。作为主要发起人,提出中国微生物组研究计划,并主持了中国科学院微生物组研究计划重点部署项目。研究领域为环境微生物学和肠道微生物组,长期开展微生物的分离培养、分类鉴定、生理生化、生态互作、遗传代谢等方面研究。
Microorganisms 期刊介绍
主编:Nico Jehmlich, UFZ-Helmholtz Centre for Environmental Research, Germany
期刊主题涵盖微生物学的各个研究领域,主要发表环境、植物、食品、肠道、医药、技术等微生物相关领域的学术文章。现已被SCIE (Web of Science)、PubMed (NLM)、Scopus等重要数据库收录。
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