微生物组

从人体微生物组计划(2007年)到国家微生物组计划(2016年),美国酝酿了十年,各国也对微生物组研究投入了大量努力。微生物组学研究发展非常快,肠道微生物组与人体的多种疾病相关联,深刻影响了疾病的治疗和临床研究,包括体重、糖尿病、免疫系统、肠道疾病、代谢疾病、炎症、心脏病、大脑神经系统等等,被认为是人体的“第二基因库”。

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Science:上海交大团队证实膳食纤维可增加益生菌 治疗糖尿病

来源:学术经纬 2018-03-09 18:06

 

今日最新出版的《科学》杂志上刊发了一项来自华人科学家的重量级研究:上海交通大学赵立平教授、彭永德教授、以及张晨虹教授组成的团队证实,膳食纤维有助于促进肠道内的益生菌生长,从而有效控制糖尿病!这一发现对于糖尿病的防治有着重要的指导意义。

许多人都知道膳食纤维对健康有益,但它并不能被人体直接消化和吸收。因此,膳食纤维究竟能怎样促进人类健康,至今仍然有很多谜团有待解决。在现有的诸多理论中,不少科学家将膳食纤维与肠道菌群联系到了一块。一些研究表明,人类无法消化的膳食纤维,却有可能是肠道菌群的重要食物。而肠道菌群在消化这些膳食纤维后,又可以产生短链脂肪酸,为人体带来益处。

有趣的是,短链脂肪酸在糖尿病中也扮演了重要的作用。科学家们发现,这些脂肪酸的缺乏与2型糖尿病相关,而摄入能被肠道菌群发酵消化的膳食纤维,则能减轻2型糖尿病的症状。种种结果表明,膳食纤维可以通过肠道菌群,改善糖尿病患者的病情。

然而,要证实这个理论的正确性,我们还缺失了关键的一环——找到这些肠道细菌。听起来容易做起来难。在人体肠道中,能消化膳食纤维,产生短链脂肪酸的细菌种类少说也有几百种。为了更好地理解背后的机理,我们还需要“钓出”真正参与其中的益生菌。

在这项登上《科学》的研究中,研究人员们首先招募了43名罹患糖尿病的志愿者,他们都接受了淀粉酶抑制剂阿波卡糖的治疗,以控制病情。在治疗外,其中16名患者按中国糖尿病学会的推荐进行日常饮食,作为对照组;另外27名患者则接受了高膳食纤维的饮食。在几个月的坚持下,相比对照组,高膳食纤维组的糖化血红蛋白(HbA1c)有着更为明显的下降。这一结果再次证实,膳食纤维有助于缓解糖尿病症状。

那么,这一改善是否有着肠道菌群的参与呢?研究团队设计了一个精妙的实验。他们在同一名患者接受高膳食纤维饮食的前后,分别分离出了他的肠道菌群,并移植到了无菌小鼠体内。有趣的是,在采纳高膳食纤维饮食后,患者的肠道菌群能更好地控制小鼠的血糖。这些结果也表明,膳食纤维的确让患者肠道菌群出现了有益的改善。

对肠道菌群的进一步分析则发现,高膳食纤维组的菌群基因丰富度要明显高于对照组。在完成治疗后,两组之间的菌群结构出现了显着不同。相应的,两组在短链脂肪酸的合成上也出现了差异。在对照组中,只有乙酸合成通路得到了激活;而在高膳食纤维组里,乙酸和丁酸的合成通路都得到了激活。先前人们发现,乙酸和丁酸可以增加胰高血糖素样肽(GLP-1)和YY肽(PYY)的分泌,这有助于促进胰岛素分泌,改善糖尿病的症状。

如果说以上的研究将膳食纤维到肠道菌群,再到糖尿病的改善串在了一起,那么接下来的发现可谓是研究中的点睛之笔!为了找到哪些细菌对此起了关键作用,研究人员们做了大量分析,发现在高膳食纤维的作用下,肠道中有15个菌株明显增多。有趣的是,这15个菌株都能产生乙酸,其中5个还能同时产生丁酸。

研究人员们选取了这些菌株中,合成短链脂肪酸最为积极的假链状双歧杆菌(Bifidobacterium pseudocatenulatum)进行验证。当这款菌株被引入高脂饮食的小鼠体内后,显着改善了体重、体脂、空腹血糖、以及胰岛素耐受等指标。这也证实了肠道菌群和糖尿病改善之间的因果关系。

此外,研究人员还表明,这些菌株的增长能抑制“有害菌”的扩增,从而减少了有害代谢产物的生成;随着乙酸和丁酸的不断产生,肠道pH值也有所降低。这些结果,让我们的肠道环境变得更为健康。

赵立平教授为学术经纬的读者们点评说:“这项工作找到了一组通过发酵膳食纤维产生短链脂肪酸,进而改善糖尿病的人体肠道有益菌,可以作为新型靶标进行糖尿病的个性化营养防治。”

据赵立平教授透露,这项工作是“十年磨一剑,滴水终石穿”的结晶。在前沿科学领域探索之不易,由此也可见一斑。我们祝贺赵立平教授、彭永德教授、以及张晨虹教授团队的坚守终成正果,也期待未来有更多来自中国的科学突破给我们带来惊喜!(生物谷Bioon.com)

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