肠道微生物组与人类健康和体重密切相关。肠道微生物组(即肠道中的细菌和真菌)的差异与肥胖和体重增加相关联,这表明改变微生物组可能改善健康。但每个人的肠道都包含数百种不同微生物物种,难以确定哪些物种能发挥积极作用。
如今,犹他大学的研究人员已鉴定出一种特定肠道细菌——特里西巴克特菌(Turicibacter),它能改善高脂饮食小鼠的代谢健康并减少体重增加。肥胖人群体内的特里西巴克特菌数量通常较少,这表明该微生物可能同样有助于人类维持健康体重。这一发现有望通过调整肠道细菌开辟控制体重的新途径。
研究成果已发表在《细胞代谢》杂志。
关键发现:
- 一种名为特里西巴克特菌的肠道微生物可减少高脂饮食小鼠的体重增加。
- 该微生物能降低血糖和血液中的脂肪水平。
- 高脂饮食会阻碍特里西巴克特菌在肠道中的繁衍。
影响: 若结果适用于人类,基于特里西巴克特菌的化合物或可成为促进代谢健康和健康体重的有效疗法。
微观世界中的大海捞针
研究人员此前已知约100种细菌的组合能共同防止小鼠体重增加,但找出对体重维持起关键作用的单一微生物是一项艰巨任务。“生活在我们肠道中的微生物根本无法在肠道外生存,”犹他大学斯宾塞·福克斯·埃克尔斯医学院博士生、论文第一作者凯德拉·克拉格(Kendra Klag)解释道。许多微生物会被氧气杀死,必须在完全密闭的环境中操作。
但经过多年对单个微生物的培养,克拉格发现一种名为特里西巴克特菌的杆状细菌能单独降低高脂饮食小鼠的血糖、血液脂肪水平和体重增加。
“我原以为单一微生物不会产生如此显著的效果——我以为需要三到四种微生物的组合,”犹他大学健康学院微生物学与免疫学教授、论文资深作者朱恩·劳恩德(June Round)表示,“所以当克拉格首次向我展示特里西巴克特菌实验结果,小鼠保持异常苗条时,我说‘这太令人惊叹了’。看到这类结果总是令人兴奋。”
(显微镜图像拼贴:前景为杆状特里西巴克特菌,中景为肠道横截面,背景为荧光显微镜下的更多细菌。图像比例不一致。图片来源:凯德拉·克拉格博士。)
特里西巴克特菌通过产生小肠可吸收的脂肪分子来促进代谢健康。当研究人员将提纯的特里西巴克特菌脂肪添加到高脂饮食中时,其控重效果与特里西巴克特菌本身相当。目前尚不清楚哪些脂肪分子起关键作用——该细菌会产生数千种不同脂肪,克拉格将其描述为“脂质混合物”——但他们希望在未来工作中锁定最重要的分子,用于潜在治疗。
脂肪反馈循环
(朱恩·劳恩德博士。图片来源:查理·埃勒特/犹他大学健康学院。)
研究人员发现,特里西巴克特菌通过影响宿主产生一种名为神经酰胺的脂肪分子来改善代谢健康。高脂饮食会提升神经酰胺水平,而高水平神经酰胺与多种代谢疾病相关,包括2型糖尿病和心脏病。但特里西巴克特菌产生的脂肪能将神经酰胺水平维持在低位,即使对高脂饮食的小鼠也如此。
研究人员还发现,特里西巴克特菌的数量受宿主摄入脂肪量的影响。若环境脂肪过多,该细菌无法生长,因此高脂饮食小鼠的肠道微生物组会丧失特里西巴克特菌,除非定期补充该微生物。
结果揭示了一个复杂反馈循环:高脂饮食抑制特里西巴克特菌,而特里西巴克特菌产生的脂肪改善宿主对膳食脂肪的响应。
未来方向
研究人员指出,特里西巴克特菌的作用可能并非唯一,多种肠道细菌可能共同促进代谢健康。基于动物模型的结果也可能不适用于人类。“我们在小鼠中改善了体重增加,但不确定这对人类是否真实有效,”劳恩德表示。
但他们希望特里西巴克特菌能为开发促进健康代谢和预防过度体重增加的疗法提供起点。
“确定哪种脂质产生此效果将是最重要的未来方向之一,”劳恩德说,“从科学角度我们需要理解其作用机制,从治疗角度考虑。或许可利用这种细菌脂质——我们知道它副作用极少,因为人类肠道中本就存在——来维持健康体重。”
“通过进一步研究单个微生物,我们将能把微生物转化为药物,找到安全的细菌组合,以补充不同疾病患者可能缺乏的微生物,”克拉格表示。
微生物是药物发现的终极宝藏。我们仅触及了不同细菌产物功能的冰山一角。
研究成果以《膳食脂肪破坏促进代谢健康的共生宿主脂质网络》为题发表在《细胞代谢》杂志。
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