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小生物背后的大世界,营养与肠道菌群失衡是代

发布时间:2019-09-12 09:09编辑:化学科学浏览(166)

    中国化工仪器网 本网视点】据有效数据显示,一个成年人包含的细胞数量高达约1013个,与人体共生的微生物数量高达细胞数量的十倍。面对基数如此庞大的微生物,人类也曾恐慌过。但在随后的研究中,科学家们发现,微生物并非毫无益处的。 进入到20世纪,人类对分子生物技术的了解愈加深入,各种关于微生物细菌的研究新进展层出不穷,下面,让我们一起来看看,在刚刚过去的2018年,我们的微生物领域又有哪些新发现。 肠道菌群或将影响降糖药的吸收 根据一项新的研究表明。肠道菌群或许是解释糖尿病药,对不同患者使用出现疗效偏差的原因之一。作为全球性的流行病,糖尿病患者遍布世界各地。迄今为止,针对这种疾病的完全治愈方法尚且还在研究中,大大威胁了人类的生命健康。 在以往研究中专家发现,肠道细菌可以“煽动”肥胖症和2型糖尿病,并且糖尿病患者的肠道细菌组成不平衡。与此同时,一些降糖药静脉注射是有效的,但口服就起不了任何作用。由此,有学者开始探究肠道菌组成是否也是影响糖尿病药效的一大关键要素。 随着研究的进行,专家们发现,糖尿病患者的肠道菌群代谢能力可以极大地影响药物的吸收和功效。良好的肠道菌群环境同时可以增强药物的药理活性。而反过来,则甚至可能带来毒副作用。目前,这项实验事项的研究还在初级阶段,未来,还需要更多的时间去探究肠道菌组成和降糖药疗效的关系。 人体益生菌也需个性化 2018年9月,《Cell》上有两项研究都对益生菌的使用提出了质疑。其一指出,人类具有特定于人、区域和菌株的黏膜定植模式,因此,补充益生菌的效果也可能因人而有所局限。所以,个性化的益生菌方案是非常有意义的。 益生菌的补充需要定植成功才能真正发挥效用,随着定植益生菌的增多,它们才能够在肠道黏膜外构建出一道屏障,防止有害菌靠近肠道上皮细胞,抑制有害菌的生长。对于还处在婴幼儿时期的孩子来说。健康的肠道菌群定植能够时间帮助宝宝建立早期的肠道屏障和免疫,这也是为什么母乳喂养被称作是好的喂养方式的根本原因。 无菌的大脑也会受到细菌的侵入 人类的大脑受到血脑屏障的保护,因此一直被认为是无菌的。但在2018年的研究中,有科学家在大脑切片电镜图像中法现了细菌的存在,目前,该细菌来源不排除污染的可能,但一旦被证实是源自于大脑而不是切片后的外界污染,对整个微生物学界而言,都将是一场轰动。 大脑受到血脑屏障的保护,免受人体细菌的侵扰,被认为是一个无菌器官,一旦边界被打破,就会导致脑炎和脑膜炎等疾病。发现细菌的科学家表示,大脑的结构并不是毫无漏洞的,它有一个化学敏感触发区,这是大脑屏障漏洞多的地方,因此,他们也无法保证这个地方会不会成为细菌入侵大脑的通道。 目前该研究还有待进一步的证实,毫无悬念的是,这一新发现也将为我们理解微生物和人体的关系指明新的方向。 建立gcMeta平台 夯实微生物研究 中国科学院启动了“中国微生物组计划”项目,旨在进一步强化我院在微生物组研究和开发利用等方面的共性技术和平台优势,聚焦“人体健康和环境”微生物组,开发相应的微生物组学新方法、新技术。 gcMeta建立了一个微生物基因组、元基因组和转录组管理、数据在线分析、可视化及数据发布的一站式系统。目前已经整合来自国际相关平台(NCBI、EBI、MG-RAST等)及重要项目(HMP、Tara等)超过12万样本数据,来自我国科学家的超过2000余个样本数据,总数据量超过120TB。 平台为用户提供了多级的数据管理和权限控制体系,可用于各研究组管理未发表数据,并在研究组内共享,也可以将内部管理数据进行在线发布与公开。此外,还整合了超过90个在线数据,提供针对扩增子序列。 随着各国对微生物技术的重视,人们也将在更多的研究中找到更多关于微生物的新功能。事实上,很多令人类饱受困扰的疾病也与微生物有着挣脱不开的密切联系。对微生物的研究约深入就约有利于实现人类与微生物的和谐共处。保护有益菌,杀灭有害菌,从看不见微世界为人类生命健康保驾护航。 (本文参考资料来源;生物探索)

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    肠道菌群是健康的核心,科学家们已经发现肠道菌群和不少疾病有关,相关的研究也很多。肠道菌群和肥胖等代谢性疾病相关,比如肥胖。我们知道肥胖受饮食和遗传因素影响较大,其实肥胖的发生除了与饮食关系较大之外,肠道菌群在其中也扮演着非常重要的角色。

    澳门微尼斯人娱乐,肠道微生物虽小,但是他们却拥有巨大的能量。肠道是体内细菌定植的主要场所,人类肠道中寄居着约10^14左右的微生物,种类超过1000种,人体中微生物总量达2千克,这些肠道菌群携带的基因数量为人类自身100-150倍,因此有人把他们成为人体的第二大脑。

    人体中的微生物有三分之一具有普遍性,另外三分之二具有特异性,为什么有的人总也吃不胖,有的人吃得不多但是体重却超标呢,可能和上面提到的肠道菌群的这些特异性有关。那么是什么影响着人体肠道菌群的分布呢,除了遗传因素之外,饮食因素也与之密切相关。在2018年11月30日的CDS大会上,肖新华教授就“营养、肠道菌群:代谢性疾病的源头”进行了精彩报告,里面有不少内容值得我们去关注。

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    图1 肖新华教授在2018CDS大会上做报告

    1、第二大脑如何影响第一大脑

    肠道菌群的分布受很多因素影响,其中饮食因素有较大影响,比如食物中的膳食纤维含量,动物来源的饱和脂肪酸,膳食胆固醇的含量,都会影响肠道菌群的分布情况,不同的人种饮食习惯不同,其肠道菌群分布也是不同的。另外,抗生素的服用和寒冷暴露也对肠道菌群有影响。食物经过消化道消化吸收,最终形成的一些物质是人体自身无法消化吸收的,而这些物质便成为了肠道菌群的食物,肠道菌群分解发酵这些物质可以产生一系列的代谢产物,其中就有一些营养类物质,例如维生素K、氨基酸、短链脂肪酸,此外还有一些未知产物。上述代谢产物可将信号传递给机体的不同器官和组织(比如脂肪组织、肝脏、肠道、脑、心血管系统和肺),影响其生理功能,从而让肠道菌群这个第二大脑对人体的第一大脑产生影响。

    2、细菌和肥胖

    从饮食角度来说,高脂饮食相比低脂饮食所含能量更高,对体重的影响更大,那么,肠道菌群在肥胖中起着什么样的作用呢?有研究指出,给予无菌小鼠和有菌小鼠低脂喂养3周后,将一半的小鼠转为高脂肪喂养8周,最后观察无菌小鼠相比有菌小鼠体重增加较少,也就是说,在同样的能量摄入下,有菌小鼠体重增加更多,有可能是肠道细菌能帮助机体更多地储存脂肪。

    研究发现肥胖人的粪便所含能量更低,也就是说这部分人体中的细菌帮助其更好地吸收了食物中的营养和能量物质。通过动物实验可知,胖鼠中肠道中短链脂肪酸增加,其粪便中的能量值较低,将胖鼠的肠道菌群移植给无菌小鼠后,小鼠的体脂明显增加。那么,肠道菌群引起肥胖的机制是什么呢?详见图2。

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    图2 肠道菌群对肥胖的影响机制

    另一方面,饮食因素反过来又会影响肠道菌群,高脂饮食可改变胃肠道定殖菌群的组成和功能。比如一项研究中,给雄性和雌性小鼠高脂饮食(HFD:60%脂肪饮食)和低脂饮食(LFD:10%脂肪饮食)20周,高脂饮食中雌性和雄性小鼠体重都会增加,但是雄性增加更为明显,在高脂饮食中,厚壁菌门增加更为明显,这也提示厚壁菌门可能在肥胖中起着很重要的作用。

    3、AKK菌与肥胖的关系

    HFD饮食的肠道菌群会增加肠道通透性,全身性炎症和脑部炎症,而有一种细菌能改善肥胖饮食诱导的结肠黏膜屏障功能障碍,也就是近期研究较多的Akkermansia muciniphila菌,这个细菌是从瘦体质的人肠道中提取得到的。

    研究指出:AKK菌对肥胖、空腹血糖水平、空腹胰岛素水平、胰岛素抵抗、血清瘦素水平、肠道通透性和肠道炎症均有改善作用,其中对于炎症、肥胖和空腹血糖水平的改善尤为明显。

    4、肠道菌群的其他作用机制

    肠道菌群与下丘脑有相互作用,比如通过益生菌VSL#3治疗可改变下丘脑摄食调节基因的表达水平,增加GLP-1水平。此外,菌群通过与下丘脑作用还会与全身炎症和中枢炎症、神经小胶质细胞、迷走神经传入神经产生相互作用。

    全身性炎症可能通过体液、细胞和神经途径诱导中枢炎症。有限的宿主菌群多样性不足以诱导小胶质细胞成熟,而移植复合菌菌群可部分恢复小胶质细胞功能。肠道菌群的一种代谢产物——脂多糖的慢性升高可改变迷走神经传入信号,益生菌鼠李糖乳杆菌可增加迷走神经放电,提示其可能可避免肥胖发生。

    5、肠道菌群失调和2型糖尿病

    针对中国人群的研究得出,2型糖尿病患者肠道菌群中产丁酸菌减少,而潜在致病菌增多。糖尿病前期患者肠道菌群也有相应的变化:梭菌属和黏蛋白降解菌AKKermansia显著减少。此外,Dorea菌属、瘤胃球菌属、苏特拉菌属和链球菌属增多。

    因此,以后可以考虑针对肠道菌群作为调节代谢的靶向治疗:补充益生菌、益生元和其他膳食成分,药物、手术以及粪菌移植都是可以考虑的方案。

    关于益生菌治疗:有人针对乳酸菌对超重人群体重和体脂的影响进行了评价,发现获益存在菌株差异性,大部分乳酸菌有助于降低体重,有的乳酸菌对体重没有影响,而有个别乳酸菌可能增加体重和机体脂肪量。

    口服多菌株益生菌可降低NAFLD患者BMI,促进GLP-1分泌,改善肝脂肪变性。

    关于药物:二甲双胍治疗可增加高脂饮食小鼠AKKermansia spp.丰度,上调黏蛋白降低肠道通透性,因此有益于改善肠道菌群。这或许是二甲双胍这种降糖药物的又一神奇之处。

    一项研究对3周龄Wistar和GK大鼠高脂喂养8周后,随机使用利拉鲁肽或生理盐水治疗12周,最后的数据表明GLP-1可以抑制肝葡萄糖生成,降低肝脏脂肪沉积和脂肪生成,促进骨骼肌脂肪酸β氧化。

    关于手术及粪菌移植:移植来源于RYGB手术的小鼠肠道菌群可减少小鼠的体重和肥胖指数。粪便菌群移植可提高代谢综合征患者产丁酸菌丰度,增加胰岛素敏感性。随机双盲对照研究,9例代谢综合征患者接受瘦型供体的粪便菌群移植,另外9例接受自身的粪便菌群移植,6周后结果显示:异体移植组真杆菌、小肠罗氏菌等产丁酸菌丰度较自体移植组显著提高。

    6、肠道菌群是代谢性疾病的源泉吗?

    肠道菌群应该被认为是促进宿主代谢和生理功能的重要环境因素。

    在饮食、药物等因素刺激下肠道菌群会发生结构和功能改变,进而引发肥胖、2型糖尿病、心血管疾病、脂肪肝等一系列代谢性疾病。

    高脂饮食诱导肠道菌群改变,使能量摄取增加,肠渗透性和全身性炎症提高,同时降低了可抑制肥胖的短链脂肪酸的生成能力。

    肥胖相关菌群还可能通过增加全身炎症、神经小胶质细胞活化,和影响迷走神经活性间接影响下丘脑基因表达以促进过量饮食。

    靶向肠道菌群治疗包括生活方式干预,益生菌、益生元、药物、手术和粪菌移植等方法。 往期回顾

    1.减肥总不成功,或许是少吃了这类食物

    2.肖新华教授专访:莫把二甲双胍当做 减肥药兼谈糖尿病前期该不该药物干预

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