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bioRxiv & Nature子刊解读!一类有益的肠道菌群或在治疗2型糖尿病上扮演着关键角色!

来源:本站原创 2021-01-12 22:24

2021年1月13日 讯 /生物谷BIOON/ --日前,发表在bioRxiv平台上题为“Host response to cholestyramine can be mediated by the gut microbiota”的研究报告以及发表在Nature Communications杂志上题为“Transkingdom interactions between Lactobacilli and hepatic mitochondria attenuate western diet-induced diabetes”的两篇研究报告中,来自俄勒冈州立大学等机构的科学家们通过研究发现,肠道微生物组中的一些微生物或许在2型糖尿病的发病过程中扮演着关键角色,先关研究结果有望帮助开发出新型益生菌疗法,或有望治疗影响十分之一美国人的这种严重代谢性疾病(即2型糖尿病)。

研究者Andrey Morgun指出,2型糖尿病实际上是一种全球流行病,预计在未来10年里确诊的人数将会不断上升;所谓的西方饮食(即高饱和脂肪酸和富含精炼糖的饮食模式)就是其中一张主要因素,但如今研究人员发现,肠道菌群或许在调节饮食所产生的机体效应上也扮演着关键角色。

2型糖尿病此前被称为成人糖尿病,其是一种慢性疾病,影响着机体葡萄糖的代谢方式;对于一些患者而言,这种疾病的发生意味着其机体会抵抗胰岛素效应,胰岛素是由胰腺所产生的激素,其能促进糖分进入细胞;而其他患者则机体无法产生足够的胰岛素来维持其正常的血糖水平。无论哪种情况,糖分都会在患者血液中积累,如果不加以治疗的话就会对患者的主要器官造成损伤,有时甚至会引发残疾或危及生命;2型糖尿病的一个关键风险因素是个体体重过重,通常这是西方饮食和较低体育锻炼水平相结合的结果。

图片来源:Unsplash/CC0 Public Domain

人类肠道微生物组的特点是含有超过10万亿个微生物细胞,其来自于大约1000种不同的细菌群落,微生物组的失调或紊乱通常会对机体的健康产生多种不利的影响。研究者Natalia Shulzhenko教授说道,有研究表明,微生物组的失调是由数百种不同的微生物相互作用所导致的复杂改变引起的;然而,本文研究结果表明,微生物群落的个别成员会通过饮食来发生改变,并对宿主机体健康产生明显的影响。

这项研究中,研究者Shulzhenko等人使用了一宗新型的、数据驱动的系统生物学方法(称之为跨物种网络分析,transkingdom network analysis)来研究在西方饮食模式下宿主-微生物之间的相互作用,这或许能帮助研究人员调查是否微生物群落的单个成员是否在饮食所诱导的宿主代谢改变过程中发挥重要作用。该分析指出了特定的微生物或会影响个体机体对葡萄糖和脂质的代谢;更为重要的是,其还能让研究人员推断出这些影响对宿主有益还是有害;此外研究人员还发现了这些微生物和肥胖之间的联系。

文章中,研究人员识别出了四个运算分类单位(OTUs),其似乎会影响机体葡萄糖的代谢,OTUs是根据基因序列的相似性对细菌进行分类的一种手段;目前研究人员识别出了针对四种细菌群落的OTUs,包括约氏乳杆菌(Lactobacillus johnsonii)、格氏乳杆菌(Lactobacillus gasseri)、Romboutsia ilealis和 Ruminococcus gnavus;前两种微生物被认为是葡萄糖代谢的潜在改良剂,另外两种则被认为是恶化剂;总体上来讲,个别类型的微生物或其之间的相互作用或许就是2型糖尿病的关键参与者。

研究人员给予小鼠喂食相当于西方饮食的食物,随后利用改良剂和恶化剂微生物来补充啮齿动物的摄入量;结果发现,乳酸菌能够促进肝脏中的线粒体健康,这意味着其能够改善宿主代谢葡萄糖和脂质的方式,而且接受乳酸菌治疗的小鼠机体的脂肪量要比接受西方饮食的小鼠要低。将小鼠的研究结果与早期的人类研究结果比较,研究人员发现,人类的体重指数或许与上述四种细菌的丰度之间存在一定的县惯性,改善剂越多意味着机体拥有较好的体重指数,而恶化剂越多则意味着与机体不太健康的体重指数有关。

研究者Shulzhenko说道,我们在80%以上的肥胖患者中都发现了Romboutsia ilealis菌群,这表明,该微生物可能是超重人群中普遍存在的一种微生物群落。总的来讲,本文观察性研究结果支持了研究人员在西方饮食喂养的小鼠中所观察到的结果;而且当研究人员对所有代谢产物都进行分析时他们发现了一些线索或许能够解释乳酸菌所产生的益生菌治疗性效应。乳酸菌是一种微生物群体,其包含有数百种不同的细菌群落,其代表在益生菌中很常见,经常出现在许多类型的发酵食品或乳酸菌中,比如酸奶等。

最后研究者Morgun说道,本文研究揭示了潜在的益生菌或能作为2型糖尿病和肥胖症的新型疗法,同时研究人员还阐述了其发挥作用的分子机制;后期研究人员还将进一步研究开发新型靶向性疗法而并非尝试恢复一般的“健康”微生物。(生物谷Bioon.com)

参考资料:

【1】Nolan K. Newman, Philip M. Monnier, Richard R. Rodrigues, et al. Host response to cholestyramine can be mediated by the gut microbiotabioRxiv (2020). DOI: 10.1101/2020.12.08.416487

【2】Rodrigues, R.R., Gurung, M., Li, Z. et al. Transkingdom interactions between Lactobacilli and hepatic mitochondria attenuate western diet-induced diabetes. Nat Commun 12, 101 (2021). doi:10.1038/s41467-020-20313-x

【3】Research shows a few beneficial organisms could play key role in treating type 2 diabetes

by Steve Lundeberg, Oregon State University

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