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Nature封面故事:肠道菌是怎样让你发胖的

2016/06/13 来源:生物探索
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导读
本期Nature封面所示为粪便细菌的一个扫描电子显微镜图像。肥胖与栖息在我们肠道中的上万亿微生物的变化相关,但机制还不清楚。在Nature发表的一项新的研究中,耶鲁大学领导的研究小组发现了肠道微生物的改变是如何导致肥胖的。


本期Nature封面所示为粪便细菌的一个扫描电子显微镜图像。肥胖与栖息在我们肠道中的上万亿微生物的变化相关,但机制还不清楚。在Nature发表的一项新的研究中,耶鲁大学领导的研究小组发现了肠道微生物的改变是如何导致肥胖的。

在早期的研究里,Gerald I. Shulman医学博士和医学教授George R. Cowgill 发现乙酸——一个短链的脂肪酸刺激啮齿类动物的胰岛素分泌。Howard Hughes医学研究所的研究员Shulman和一个耶鲁大学研究团队为了了解更多关于乙酸的作用,在啮齿动物的肥胖模型中进行了一系列的实验。

实验确定肠道菌通过乙酸让胰岛素增加

研究小组比较了乙酸相对于其它短链脂肪酸的效应,发现在高脂肪饮食的动物体内有较高的乙酸含量。他们还观察到注入乙酸在胰腺的β细胞中刺激胰岛素的分泌,但还不清楚机制是如何的。

下一步,研究人员确定了当乙酸直接注射到大脑中,它通过激活副交感神经系统刺激胰岛素的增加。Shulman说:“乙酸通过一个集中调节的机制刺激β细胞分泌更多的胰岛素。它还可以刺激激素胃泌素和生长素的分泌,从而增加食物的摄入量。”

最后,该研究小组试图建立肠道菌群和胰岛素增加之间的因果关系。在排泄物从一组啮齿类动物转移到另一组后,他们观察到在肠道菌群、乙酸水平和胰岛素有类似的变化。

Shulman和他的同事发现乙酸不直接刺激胰腺的β细胞分泌胰岛素。相反,乙酸以某种方式影响大脑通过迷走神经向胰腺发出“制造胰岛素”的信号。

这样的作用会推动增肥

Shulman说:“综合这些实验证明在肠道菌响应饮食的变化而改变和乙酸产量的增加之间存在因果联系。增加的乙酸反过来会增加食物的摄入量,引发一个正反馈循环,从而推动肥胖和对胰岛素的抵抗。”

该研究的作者认为,这种积极的正反馈循环可能是在进化过程中起重要作用,促使动物在食物匮乏的时代偶然发现了高热量的食物时胖起来。


在啮齿动物中的新研究表明:肥胖可能从肠道微生物开始,肠道菌将食物中的脂肪变成乙酸。乙酸则通过迷走神经向胰腺和胃发出信号。胰腺内β细胞释放胰岛素,这会导致脂肪细胞储存更多的脂肪。对胃的信号是告诉其制备饥饿荷尔蒙ghrelin,这可能会引起暴饮暴食。

Shulman说:“肠道菌群的改变与肥胖和在人类及啮齿类动物的代谢综合症都有关。在这项研究中,我们提供了一种新的机制来解释啮齿类动物中的这种生物现象。我们正在研究这一机制是否也存在于人类中。”如果研究人员确认相同的过程也发生在人类中,他们会鉴定出产生醋酸的细菌并找到如何制止它们的方法,这可能导致新的治疗肥胖的方案。

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