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PNAS最新:单糖竟是肠道菌群紊乱真凶之一!

来源:转化医学网 2018-12-21 18:09

 

肠道菌群在维持机体健康稳态中起至关重要的作用,而肠道微生物是宿主与微生物长期协同进化过程中相互选择和适应形成的,其稳态自然也与宿主提供的生存环境息息相关。大量的研究表明饮食提供的营养素是肠道菌群生存和发挥功能的重要保障,但食物摄取对肠道菌群的作用仅限于提供营养源吗?近日,耶鲁大学医学院的研究人员指出,单糖竟然另辟蹊径,它不是肠道菌群的营养源!它竟可以沉默一些重要共生菌的启动蛋白,从而抑制这些共生菌的产生!

我们知道,糖类发酵是肠道微生物的核心活动,能促使结肠能量和碳源的再利用。肠道菌群中占支配地位的细菌,包括短链脂肪酸( SCFAs) 的产生菌和专门发酵寡糖的菌种(双歧杆菌等) 协作,在初步降解复杂的植物多糖中起关键作用,使复杂难消化的膳食糖类有效转化成SCFAs,供肠道共生微生物菌群和宿主使用,机体日常需要能量的10%来自结肠发酵。这是肠道菌群对多糖的利用,其对单糖作用途径是否与之相同呢?

不是的。我们曾经误以为只有部分多糖可以到达肠道菌群所在的结肠,单糖应该在小肠就被完全吸收,所以一直没有将目光分给单糖。但是,此番研究人员证实了单糖是可以到达结肠的!单糖可使利用粘膜聚糖的细胞扩张,逃脱小肠的吸收,而且其在肠道菌群代谢的衍生产物还可进入宿主血液!那么,当单糖“千辛万苦”到达肠道菌群后,发生了什么呢?

研究人员重点分析了小鼠高单糖饮食对一种有益细菌—多形拟杆菌的影响。多形拟杆菌是人类肠道菌群中最常见的成分之一,与宿主共生,与人体消瘦和健康息息相关。同时其也是一种机会性病原体,可以感染暴露于肠道菌群的组织,其多糖代谢能力使其成为肠道菌群其他成分的重要食物来源。

研究人员发现,与喂食高多糖食物的小鼠相比。喂食高单糖食物的小鼠肠道菌群中多形拟杆菌的丰度低了整整两倍!也就是说,高单糖饮食严重降低了多形拟杆菌的生存能力!这是为什么?

单糖严重降低了roc蛋白含量

这就得提一下多形拟杆菌定植于肠道的必要因素—BT3172基因了。BT3172基因的表达产物是被称为“结肠调节剂”的roc蛋白,其可通过调节复合多糖的利用促进多形拟杆菌以饮食依赖的方式进行肠道定植,而且,roc蛋白同时还控制了自身配体的表达。

研究人员证实,roc蛋白对单糖的代谢无能为力,反倒是被单糖调控了生死!高浓度单糖可与BT3172基因转录的roc mRNA的5'前导序列结合,引发roc蛋白沉默,其配体随之无迹可寻,最终导致多形拟杆菌难以在肠道顺利定植,该菌丰度自然受到严重影响。当多形拟杆菌大量消失时,肠道菌群生态紊乱,肥胖等代谢疾病也将纷至沓来。

单糖抑制roc mRNA的5'前导序列

同时,研究人员还发现,只要让BT3172基因产生单糖抗性突变,即不转录出正常的roc mRNA的5'前导序列,高单糖饮食对多形拟杆菌的肠道定植就无计可施,也自然不会让多糖代谢途径受损了。也就是说,单糖与roc mRNA的结合是多形拟杆菌定植受制的关键。

BT3172基因产生单糖抗性突变缓解了单糖对对Roc的抑制作用,同时增强多形拟杆菌定植

这是否意味着不应该摄入单糖呢?也不是。万事皆过犹不及,多形拟杆菌既是共生菌,同时也是病原体的后备军之一,也需要足够的单糖将其丰度控制在健康的范围内。所以,食物中合理的单糖、多糖配比才是必须解决的难题,而单糖含量高到令人咂舌的食物,大家还是少吃为妙吧。(生物谷Bioon.com)

 


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