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操纵体内微生物真的可以帮助减肥么?

来源:本站原创 2020-04-07 14:28

2020年4月7日讯 /生物谷BIOON /——肥胖已经被认为是一种全球流行病,而且还在持续增加。根据美国疾病控制中心(Centers for Disease Control)的数据,超过40%的美国人被认为患有肥胖症。

与肥胖相关的不良健康影响范围很广,包括2型糖尿病、冠状动脉疾病、中风、睡眠呼吸暂停和某些癌症等严重疾病。患者常常会感到抑郁、行动不便、社交孤立和无法工作。

每年美国在肥胖方面的花费接近3160亿美元,了解如何抑制肥胖不仅会使人口更健康,而且还有助于减少失控的医疗成本。

尽管肥胖问题迫在眉睫,但其原因仍不清楚。研究人员普遍认为,基因和肠道微生物组的组成和活动是决定谁肥胖谁不肥胖的重要因素。

图片来源:npj Biofilms Microbiomes

随着人们对人类微生物群落的兴趣和了解的增加,研究人员越来越多地从肠道中寻找答案,从而找到新的、更有效的诊断和治疗方法。

人体肠道中数以万亿计的微生物在体内发挥着广泛的关键功能,甚至还与人的情绪和行为有关。微生物的关键职责之一是对我们所消化的食物中的营养物质进行微观管理,这也是微生物在调节体重方面发挥核心作用的原因之一。

在一项最近发表在npj Biofilms and Microbiomes上的题为"Temporospatial shifts in the human gut microbiome and metabolome after gastric bypass surgery"的新研究中,亚利桑那州立大学(ASU)研究员Zehra Esra Ilhan、ASU生物设计教授Rosa Krajmalnik-Brown以及来自梅奥诊所和太平洋西北国家实验室的研究人员,已经另一步了解了胃旁路手术后肠道如何变化。

Ilhan说:"我们的研究结果强调了手术后肠道代谢所反映的粘膜和粪便菌群变化的重要性。手术后微生物的变化与粪便发酵和胆汁酸代谢的持续变化有关,两者都与改善代谢结果有关。"

除了胃旁路手术后肥胖相关并发症的预期减重和改善外,研究人员还观察到手术的影响不仅限于粪便群落,粘膜组织也被改变。微生物组的变化与分支链脂肪酸(氨基酸发酵产物)浓度的增加以及粪便样品中初级和次级胆汁酸浓度的整体下降有关。胆汁是一种碱性液体,有助于消化。

该研究的首席研究员Ilhan说:"以前的减肥手术-人体微生物组研究主要依赖粪便样本,因为通过肠粘膜的取样需要一个侵入性的过程。"在进行这项研究时,Ilhan是krajmalick - brown实验室的一名博士生。她目前正在INRAE-French国家农业、食品和环境研究所进行研究。

减肥手术是一种通过改变消化系统来减肥的手术。这些变化是生理和化学的,包括胃限制、吸收不良、胆汁酸代谢和化学信号。

"黏液膜是宿主与微生物相互作用的关键部位。我们知道,通过粪便取样,我们对粘膜群落如何与宿主免疫系统和上皮细胞(上皮细胞是排列在你身体表面的细胞)相互作用的认识不足,"Ilhan说。

虽然胃旁路手术已经成功地治疗了许多病态肥胖患者,但这是一种严重的、侵入性的手术,并非没有风险和费用。此外,有些病人体重会反弹,可能是因为他们缺少永久减肥所必需的有益微生物。

krajmalick - brown说:"了解肠道内的微生物行为可能会产生一种益生菌,它可能取代手术,或者是一种改进的指标,以确定最佳的手术和持续减肥方案。"

在纵向研究中,受试者提供粪便样本和直肠粘膜样本。在基线时,通过未镇静的软性乙状结肠镜收集直肠粘膜样本,在胃旁路手术后12个月再次收集直肠粘膜样本。研究人员分析了从粪便和粘膜样本中提取的微生物DNA。粪便代谢物分析采用高通量代谢组学方法。

在肥胖患者的肠道中发现了一种病理指示物,肠道微生物群落的多样性明显较低。肠道微生物的高度多样性对健康至关重要。

图片来源:npj Biofilms Microbiomes

2009年,krajmalick-brown的研究小组首次表明,胃旁路手术使肠道微生物群落的组成发生了深刻的变化。术后胃旁路手术患者的肠道菌群与肥胖及正常体重患者有显着差异。

在2017年的一项研究中,该团队又采取了另一个步骤,通过比较胃旁路手术和胃束带手术后微生物和代谢物(代谢物是机体、细胞或组织内存在的代谢物的总数)的变化。这项研究表明,胃旁路手术引起了肠道的显着重组,增加了微生物的多样性。与环扎手术(也称为腹腔镜可调节胃束带术)相关的肠道微生物群的变化是温和的,伴随的体重减轻不那么明显。早期的研究表明,当无菌小鼠接受了胃旁路手术小鼠的粪便移植后,脂肪减少,体重减轻。

Krajmalick-brown的团队目前正在从事一个由NIH资助的项目,其主要目标是量化微生物群落对宿主能量平衡的贡献。这个项目的目的是将这个领域从关联转移到因果关系,并帮助确定微生物和代谢物如何对抗肥胖。

Krajmalick-brown是ASU可持续工程与建筑环境学院的教授,也是生命科学学院的教员。在生物设计学院,她是斯威特环境生物技术中心的一员。Krajmalick-brown也因其对自闭症谱系障碍患者中微生物组的作用的研究而出名。(生物谷Bioon.com)

参考资料:


【2】Ilhan, Z.E., DiBaise, J.K., Dautel, S.E. et al. Temporospatial shifts in the human gut microbiome and metabolome after gastric bypass surgery. npj Biofilms Microbiomes 6, 12 (2020). https://doi.org/10.1038/s41522-020-0122-5
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