肠道微生物组与人类健康及体重密切相关。肠道内细菌和真菌组成的微生物组差异与肥胖及体重增加相关,这提示调节微生物组可能改善健康状况。但人体肠道通常含有数百种微生物,难以确定具体哪些菌种具有积极作用。
目前,犹他大学的研究已确定一种名为图里西杆菌的特定肠道细菌,能在高脂饮食小鼠模型中改善代谢健康并抑制体重增长。肥胖人群体内图里西杆菌含量普遍较低,表明该微生物可能同样促进人类健康体重维持。此成果有望为通过调节肠道菌群控制体重开辟新途径。
研究成果已发表于《细胞代谢》期刊。
微观世界中的关键发现
研究人员先前已知约100种细菌组成的菌群能共同预防小鼠体重增长,但找出其中起关键作用的单一微生物极为困难。"肠道微生物极难在体外存活,"犹他大学斯宾塞·福克斯·埃克尔斯医学院博士生、论文第一作者肯德拉·克拉格解释道,"许多微生物遇氧即死,必须在密闭环境中操作。"
经过多年单菌培养实验,克拉格发现杆状细菌图里西杆菌能独立降低高脂饮食小鼠的血糖、血液脂肪水平及体重增长。
"我原以为需要三到四种微生物共同作用才能产生显著效果,当克拉格拿着图里西杆菌实验数据向我展示时,那些小鼠始终保持精瘦体态,我简直难以置信——这太令人振奋了!看到这类成果总是令人激动。"
犹他大学微生物学与免疫学教授、论文资深作者琼·朗德博士
研究显示,图里西杆菌通过产生被小肠吸收的脂质分子来促进代谢健康。当研究人员将纯化的图里西杆菌脂质添加至高脂饮食中,其控重效果与细菌本身相当。尽管克拉格形容该菌产生"数千种不同脂质形成的脂质汤",但团队正致力于筛选核心分子用于未来治疗。
脂肪代谢的反馈循环
研究人员发现,图里西杆菌通过影响宿主神经酰胺的生成来改善代谢健康。高脂饮食会提升神经酰胺水平,而高水平神经酰胺与2型糖尿病、心脏病等多种代谢疾病相关。但图里西杆菌产生的脂质能有效抑制神经酰胺升高,即使在高脂饮食小鼠体内也保持其低水平。
研究同时揭示,图里西杆菌的丰度受宿主脂肪摄入量调控。当环境脂肪过量时该菌无法增殖,因此高脂饮食小鼠需定期补充图里西杆菌才能维持其在肠道菌群中的存在。
这些发现指向一个复杂反馈机制:高脂饮食抑制图里西杆菌生长,而该菌产生的脂质又能优化宿主对膳食脂肪的代谢反应。
未来研究方向
研究人员指出,图里西杆菌的作用机制可能并非特例,多种肠道细菌或共同参与代谢健康调节。且动物实验结果未必适用于人类。"我们改善了小鼠的体重增长,但尚不确定这对人类是否有效,"朗德强调。
不过团队对该菌的应用前景持乐观态度,认为其可作为开发健康代谢促进疗法的起点。
"确定起效的关键脂质分子将是未来最重要方向,"朗德表示,"这既具科学价值——帮助我们理解作用机制,也具治疗意义。或许能利用这种人体天然存在的细菌脂质(已知副作用极低)维持健康体重。"
克拉格补充道:"通过深入研究单个微生物,我们将能开发微生物药物,为不同疾病患者组合定制菌群疗法。微生物是药物研发的终极宝库,我们目前仅触及了细菌产物功能的冰山一角。"
本研究获得美国国立卫生研究院(含国家癌症研究所、国家糖尿病消化及肾脏疾病研究所、国家补充与综合健康中心)、赫尔姆斯利基金会、伯舒威克基金及凯克基金会支持。
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