Nature：戒烟后体重增加的罪魁祸首可能在于肠道微生物

2021年12月15日讯/生物谷BIOON/---全世界有超过10亿人吸烟，这被认为是导致疾病的主要原因，每年造成600多万人死亡。许多人尽管表达了戒烟的愿望，但并没有戒烟，因为他们担心戒烟后体重往往会大幅增加。这种体重增加的原因尚不清楚，因为有研究表明，大多数人在戒烟后并没有吃得更多。

在一项新的研究中，来自以色列魏兹曼科学研究所的研究人员发现小鼠“戒烟”后出现的肥胖可能是由它们的肠道微生物释放的调节体重的化合物所导致的。相关研究结果于2021年12月8日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“Gut microbiota modulates weight gain in mice after discontinued smoke exposure”。

论文共同通讯作者、魏兹曼科学研究所免疫学系的Eran Elinav教授说，“我们的发现说明了宿主和肠道微生物组在调节体重和代谢方面是如何合作的。我们鉴定出的这些化合物可能会带来新的治疗方法，将帮助人们在戒烟时避免体重增加。此外，这些化合物可能被进一步开发成治疗方法，甚至在不吸烟者中对抗肥胖。”

这些作者发现，经常暴露在香烟烟雾中的小鼠未能增加体重，尽管它们摄入高脂肪和高糖的饮食。当停止香烟烟雾暴露时，这些小鼠的体重迅速增加，就像人类在戒烟时经常发生的那样。但是，当这些小鼠被给予耗尽它们的肠道微生物组的广谱抗生素时，它们在“戒烟”后的体重增加得更少，无论它们的饮食如何，都能在数个月时间内保持苗条的身材。显然，与吸烟有关的化合物，如尼古丁，从血流中渗透到“吸烟”小鼠的肠道，从而改变了它们的肠道细菌组成，并因此改变了身体的代谢。

为了证实肠道微生物确实是“戒烟”小鼠体重增加的主要调节因素，这些作者在不同的时间点收集了“吸烟”或 “戒烟”小鼠的肠道微生物组，并将它们的肠道微生物组转移到从未暴露于香烟中的无菌小鼠体内。受体小鼠出现了与在“吸烟”小鼠中观察到的类似的肠道微生物失衡，并逐渐增加体重，这一现象在移植了在戒烟期间收集的肠道微生物组的受体小鼠中最为明显。在移植前，当作为供体的“吸烟”小鼠接受抗生素治疗时，这种体重增加明显减少。

接下来，这些作者描述了当宿主暴露在香烟烟雾中时肠道微生物组产生或改变的数千种潜在的生物活性代谢物。他们鉴定出的两种小分子可能解释了戒烟的代谢后果。

其中的一种是二甲基甘氨酸（dimethylglycine, DMG），即一种由肠道微生物组和肝脏从膳食营养物胆碱中产生的代谢物。在主动暴露于香烟烟雾的过程中，DMG的产生得到了加强，但是当“吸烟”小鼠的肠道微生物组被抗生素耗尽时，DMG的产生就大大减少。当这些经抗生素处理的小鼠被给予DMG补充剂时，一旦它们不再暴露于香烟烟雾，它们增加体重的能力就会恢复，显然是因为这种化合物增加了所谓的“能量收获（energy harvest）”，即被身体吸收的食物能量的数量。当这些小鼠被喂食缺乏胆碱---产生DMG所需的前体分子---的食物时，它们在“戒烟”后未能增加体重。

尼古丁对肠道微生物组和戒烟诱导的体重增加的影响。图片来自Nature, 2021, doi:10.1038/s41586-021-04194-8。

第二种生物活性代谢物，即乙酰甘氨酸（acetylglycine, ACG），遵循与DMG相同的模式：它的水平在主动暴露于香烟烟雾中时降低，而在这种暴露停止后，在抗生素治疗后增加。当曾经吸烟如今已戒烟的小鼠（通常具有较低的ACG水平）被给予ACG补充剂时，它们在 “戒烟”时体重没有增加，这表明ACG在这种情况下作为一种减轻体重的代谢物发挥作用。

这些作者进一步发现，即使在不吸烟的情况下，这两种分子也能改变体重。对“不吸烟”的小鼠施用DMG导致了适度的体重增加，而补充ACG则使不吸烟的肥胖小鼠体重明显下降，同时其他几个代谢参数也得到改善。对小鼠脂肪组织的基因组分析表明，DMG和ACG产生了相反的效果---前者激活一种与肥胖有关的基因程序，后者激活一种与体重减轻有关的基因程序。还需要开展更多的研究来阐明这两种分子影响哺乳动物代谢的机制。

最后，这些作者评估了96名吸烟者和不吸烟者的肠道微生物组。他们发现吸烟者的肠道微生物组有明显的改变，以及与在“吸烟”小鼠中发现的类似的微生物代谢物变化，包括DMG及其中间产物的水平增加。进一步的研究将不得不调查这两种代谢物或其他由吸烟影响的肠道微生物组产生的代谢物是否有助于人类戒烟后的体重增加。

Elinav说，“我们的肠道微生物对我们的身体产生的深远影响一直让我们感到惊讶。我们的发现揭示了肠道微生物组如何与人体相互作用，调节我们的体重和代谢，这些相互作用和调节的方式可能能够在治疗上加以利用。”（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

Leviel Fluhr et al. Gut microbiota modulates weight gain in mice after discontinued smoke exposure. Nature, 2021, doi:10.1038/s41586-021-04194-8.