洛杉矶讯——美国希望之城（美国规模最大、最先进的癌症研究和治疗机构之一，也是糖尿病研究的领先中心）、博德研究所和庆应义塾大学的科学家们发现，特定肠道细菌与饮食协同作用，能够翻转代谢开关——将储存能量的白色脂肪转化为燃烧卡路里的米色脂肪（小鼠实验）。
这项研究今天发表在《自然》杂志上，表明低蛋白饮食会激活一组精确的肠道微生物，它们向全身发送化学信号，促使脂肪组织燃烧能量而非储存能量。该发现揭示了一条此前未知的生物学通路，将饮食、肠道微生物组和代谢健康联系起来——最终可能为肥胖、糖尿病及相关疾病的治疗提供新思路。
“脂肪组织并非固定不变——它惊人地适应性强，”该研究的共同资深作者、希望之城兼职教授肯尼亚·本田医学博士说，“我们发现某些肠道细菌能感知宿主吃了什么，并将这些信息转化为信号，告诉脂肪细胞燃烧能量。”
大多数成年人体脂由白色脂肪组成，它储存多余热量。相比之下，米色脂肪和棕色脂肪通过燃烧能量产生热量并帮助调节新陈代谢。婴儿出生时带有大量棕色脂肪，但随年龄增长而减少。多年来，科学家们一直在寻找安全的方法将白色脂肪转化为米色脂肪——这一过程被称为“米色化”——作为改善代谢健康的潜在策略。
在这项研究中，来自希望之城、庆应义塾大学和博德研究所的研究人员发现，喂食低蛋白饮食的小鼠只有在拥有合适的肠道细菌时才会产生大量米色脂肪。当同样的饮食给予没有微生物组的无菌小鼠时，燃脂效应消失。
“这告诉我们，仅靠饮食是不够的，”本田说，“肠道微生物组至关重要。”
研究人员确定了四种特定的细菌菌株，它们是触发脂肪褐变所必需的。当这些微生物与低蛋白饮食一起引入小鼠体内时，动物将白色脂肪转化为米色脂肪，体重增加更少，血糖控制改善，胆固醇水平降低。
肠道细菌并非只触发脂肪组织中的单一开关，而是像接力队一样运作。它们发送第一个信号改变胆汁酸，将脂肪细胞推向燃烧卡路里的状态；第二个信号则促使肝脏释放一种名为FGF21的促进代谢的激素。当科学家中断任一信号时，燃脂效应消失——这表明这两个信号必须协同工作才能成功。
“这项工作强调了肠道微生物组如何积极解读我们吃下的食物，并将其转化为身体做出反应的信号，”共同资深作者、博德研究所核心成员、哈佛医学院医学教授拉姆尼克·泽维尔医学博士说，“这开启了思考微生物、代谢物与代谢疾病之间相互作用的机遇，理解其机制，并可能转化为改善代谢健康的干预措施。”
研究人员强调，这些发现不应直接应用于人类。研究中使用的低蛋白饮食低于人类推荐水平，此前仅通过给人们服用益生菌来改善代谢的尝试大多失败了。
相反，这项工作指向了新的药物靶点——即微生物激活的生物学通路——而非极端饮食或细菌补充剂。
“我们的目标不是告诉人们吃极端饮食，”该研究的第一作者、希望之城和庆应义塾大学的田上武志说，“真正的机会在于充分理解这些通路，从而设计出能够安全模拟其益处的疗法。”
肥胖和代谢疾病是癌症、糖尿病和心血管疾病的主要风险因素——这些领域正是希望之城拥有深厚专业知识的领域。通过揭示肠道微生物和饮食如何重塑脂肪组织，这项研究增加了人们对新陈代谢、炎症和疾病风险之间生物学联系的认识。这项研究是希望之城微生物组项目的一部分，该项目通过整合个性化与整体医学，将饮食、营养和免疫系统相结合，以促进早期发现、个性化干预和更好的治疗结果。
“这项工作凸显了肠道微生物组作为身体主动决策者的角色，”本田说，“它不仅对饮食做出反应——它还会解读饮食。”
这项名为“微生物组介导的饮食信号诱导米色脂肪细胞”的研究得到了日本医学研究与发展机构、日本学术振兴会、抗击癌症行动、Wellcome Trust与淡马锡信托、三越健康与福利基金会、中外制药创新药物发现科学基金会、庆应义塾大学、博德研究所传染病与微生物组项目以及美国国立卫生研究院的支持。
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