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《科学》:肠道不好,瘦菌逃跑!

日期:2019-08-12 15:02:14 来源: 奇点网 点击:

在科学研究中,很多了不起的发现其实都源于意外,今天奇点糕要说的这个研究也是如此。


美国犹他大学医学院June Round教授的团队发现,肠道微生物受到免疫系统的调节,有特定免疫缺陷的小鼠梭菌纲细菌减少,哪怕普通饮食也会像吹满了气的气球一样发胖,但是只要移植了梭菌纲细菌,就可以阻止脂质的吸收,成功减肥!研究发表在了《科学》杂志上[1]。


June Round教授(图片来源:犹他大学官网)


为什么说它是源于一个意外呢?因为Round教授团队之前在研究一个先天性免疫分子Myd88的T细胞特异性缺失对免疫反应的影响。


而有一天做实验的时候,实验室的Charisse Petersen博士发现,这些特异性敲除了Myd88的小鼠莫名其妙地变胖了,还出现了代谢综合征,明明它们吃的也是普通饲料,但是和对照组相比,还是胖成了“鼠饼”。如果同时用高脂饮食喂养的话,T细胞Myd88特异性敲除(T-Myd88-/-)的小鼠的体重和内脏脂肪增长也比普通小鼠要快。


看!鼠条和鼠饼![1]


这种“不正常”的现象引起了Petersen博士的注意。她想到自己曾经参与过的一个研究发现,免疫系统的作用之一是维持肠道菌群的平衡,免疫系统受损可能会导致菌群紊乱,对健康产生负面影响[2]。


和这次的发现好像啊!于是她开始着手验证自己的猜想。


研究人员们分别给高脂饮食的普通小鼠和T-Myd88-/-小鼠服用了广谱抗生素,结果发现,普通小鼠该怎么长肉还怎么长肉,但T-Myd88-/-小鼠长胖的速度完全放缓了,它们的体脂比和内脏脂肪质量基本和普通小鼠持平了。这果然是肠道微生物在捣乱吧。


按照正常思路,接下来就要找出究竟是哪些肠道微生物了,通过测序和分析,研究人员发现,T-Myd88-/-小鼠一些梭菌纲细菌在多样性和丰度上都有广泛的减少,包括Dorea、SMB53、和Clostridium等几个属。转录组的分析表明,T-Myd88-/-小鼠的菌群代谢能力也下降了。


健康的普通小鼠和肥胖小鼠菌群是有差异的(图片来源:犹他大学官网)


这就说明,梭菌纲细菌的减少很可能是T-Myd88-/-小鼠飞速增肥的原因所在。研究人员设计的另一个共培养实验也说明了这一点,他们将普通小鼠和T-Myd88-/-小鼠养在同一个笼子里,由于小鼠有“食粪行为”,所以它们在无意中就完成了一次“粪菌移植”。


共培养了3个月后,果然,普通小鼠被同化了,它们和其他普通小鼠有了质的区别,它们的肠道微生物组成向T-Myd88-/-小鼠看齐,T-Myd88-/-小鼠的代谢综合征也“传给”了这些普通小鼠。


在共培养实验中,研究人员还发现,脱硫弧菌属细菌在T-Myd88-/-小鼠和被同化了的普通小鼠中丰度显著增加。脱硫弧菌属细菌之前就被发现和炎症性肠病有关,在肥胖和2型糖尿病患者中也检测到它的增加。


图片来源:pixabay.com


再综合一下梭菌纲细菌的减少,这两个菌群变化的特点可以说是刚好模拟了大部分代谢性疾病患者的菌群特点[3-5]。


如果给T-Myd88-/-小鼠移植梭菌纲细菌的话,小鼠的体脂和内脏脂肪都有明显的下降。


梭菌纲细菌的减肥魔力来自于哪里?研究人员发现,移植了梭菌纲细菌后,小鼠产生的CD36蛋白减少,CD36是一种介导长链脂肪酸结合和摄取的受体,它的减少使得脂质的吸收也随之减少了。


图片来源:pixabay.com


说到这里,好像看起来小鼠们肥胖的原因和怎么减肥都有答案了,但是奇点糕心里还有一点疑问,为什么梭菌纲细菌会减少?


研究人员发现,特异性敲除了T细胞的Myd88后,有一组名为滤泡辅助T细胞的T细胞活性变弱了,它们刚好是负责调节B细胞产生靶向微生物的抗体IgA的。滤泡辅助T细胞活性变弱,产生的IgA也少了。


IgA已经被发现可以强化肠道屏障,帮助维持健康的肠道菌群,健康人与缺乏IgA的人相比,肠道菌群组成有差异,占主导地位的细菌是来自于不同属。而研究人员也发现,T-Myd88-/-小鼠的脱硫弧菌属细菌表面的IgA有所增加,而一部分梭菌纲细菌表面的IgA则较少,这可能影响了它们的定植能力,最后导致了小鼠的肥胖。


滤泡辅助T细胞影响小鼠体重的机制图解[1]


总的来说,这项研究揭示了一种免疫缺陷小鼠莫名发胖的机制,更重要的是,研究人员们还找到了能够帮助减肥的细菌。


Round教授表示,他们已经发现了梭菌纲细菌培养基中分离出的无细胞上清液(CFS)也可以使小鼠的CD36蛋白减少,下一步他们将尝试分离出其中真正发挥作用的分子,看是否能够治疗肥胖等其他代谢疾病。她认为,这会是一种比粪菌移植和益生菌更好的治疗方法[2]。


“我们偶然发现了2型糖尿病和肥胖领域相对来说未被广泛研究的方面,这个发现将开启关于免疫系统如何调节微生物组和代谢疾病的新研究。”[2]


参考资料:

[1] https://science.sciencemag.org/content/365/6451/eaat9351

[2] https://healthcare.utah.edu/publicaffairs/news/2019/07/microbiome-obesity.php

[3] Qin J, Li Y, Cai Z, et al. A metagenome-wide association study of gut microbiota in type 2 diabetes[J]. Nature, 2012, 490(7418): 55.

[4] Zierer J, Jackson M A, Kastenmüller G, et al. The fecal metabolome as a functional readout of the gut microbiome[J]. Nature genetics, 2018, 50(6): 790.

[5] Harakeh S M, Khan I, Kumosani T, et al. Gut microbiota: a contributing factor to obesity[J]. Frontiers in cellular and infection microbiology, 2016, 6: 95.




(责任编辑:labweb)

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