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代谢组学在研究肥胖与肠道菌群中的新应用

发布日期:2017.06.25 浏览次数(639)

肥胖已经成为了全球新的疾病,并且是引起包括2型糖尿病、 心血管疾病和某些癌症在内的疾病的主要危险因素。而在我国,随着经济水平和生活质量的不断调高,因肥胖而带来的问题也为个人和社会带来沉重的负担。因此,对于肥胖病的研究,具有重要意义。

随着科研水平的不断进步,肠道菌群这一对象在科研界受到越来越多的关注,越来越多的研究成果表明,肥胖与肠道菌群之间具有密切关联,肠道菌群是通过改变宿主的能量吸收和储存进而导致肥胖的重要环境因素,通过前人的研究我们知道肠道微生物微生态失调与肥胖和型糖尿病等代谢性疾病具有关联,西方人群的研究结果表明,肠道菌群的结构、细菌多样性在肥胖人群中显著下降。

但是,在我们中国肥胖和正常人群中,肠道菌群具有哪些特征?这篇论文,将为我们回答这个问题。这一研究,由瑞金医院内分泌团队耗时近十年,汇集了队列人群研究、动物试验、临床干预3大研究步骤,条分缕析,层层深入,从而最终发表在Nature MedicineIF=29.89)这样的顶级期刊上,这也为我们中国人的医学界和科研界狠狠长了一次脸。

以下为大家简单解一下本论文,本论文的研究主要从以下三个方面展开:

  1. 通过选取建立高质量的人群样本信息,收集他们的粪便样本对其进行肠道菌群结构情况分析,发现相较于肥胖者的肠道菌群构成的基因数量和多样性都低于正常体重人群。并且,进一步采用宏基因组技术,将肠道菌群的35万个肥胖相关基因标记并分类,建立了217个肥胖相关的metagenomiclinkage groups(MLG),并进行测序。通过测序,研究团队发现:相较于肥胖人群,正常人群的肠道菌群构成更加丰富,数量更加庞大,且彼此间精密关联。以上内容见下图:nm.4358-F1.jpg

  2. 通过对比研究发现,肥胖人群肠道中的一种与脂肪酸代谢相关的名为多形拟杆菌(Bacteroides thetaiotaomicron,下称BT菌)的含量显著低于正常人群。那么BT菌是如何影响脂肪酸代谢并且影响个体的体重?研究团队使用了另外一门新型关键技术——代谢组学(Metabolomics,“谱领生物”作为本次代谢组学实验的服务商),研究团队发现了谷氨酸钠在其中起到关键作用。研究团队为了验证猜想,用BT菌给小鼠灌胃,发现可以降低血清中谷氨酸水平,增加细胞对于脂肪分析和脂肪酸氧化的过程,从而降低脂肪酸堆积,减轻体重。通过代谢组学技术,研究团队发现,BT菌促进了谷氨酸盐代谢为GABA,从而降低了血样中谷氨酸的浓度。同时,无论在正常饮食还是高脂肪酸饮食条件下,用活BT菌喂养小鼠,都可以减少脂肪堆积和减轻体重。因此,研究团队得出了无论是正常饮食还是高脂肪酸饮食,BT菌都能够显著降低脂肪含量,减缓体重增长。见下图:nm.4358-F3.jpg

  3. 最后,研究团队还需要验证BT菌在人群个体中减肥意义,研究团队与瑞金医院的沈柏教授团队合作,选择了接受减重手术人群,分析接受袖装袋切除术的肥胖患者手术前后肠道菌群的变化。

    果不其然,在手术3个月后,肥胖患者肠道内的BT菌显著升高,并且血清中谷氨酸浓度也明细下降,和正常人基本一致。通过这个结果,研究团队推断:BT菌水平的回复对于肥胖患者的减重有所帮助。见下图:



当然,作者在也提到,越来越多的研究表明,肠道菌群对于肥胖的发展起到重要作用,而BT菌在调节代谢上,是如何与其他特殊的微生物群体合作的,都需要进一步的研究。

最后,作者还指出,通过这个研究,证明了过量食用含谷氨酸的食品,如味精等中国人普遍喜爱的食品添加剂,可能与中国人成人体重超重成正相关。另外通过给小鼠灌胃BT菌,能增加脂肪分解速度,而谷氨酸诱导的肥胖细胞的脂肪分解速度较低。鉴于谷氨酸与胰岛素抵抗之间的关联,这一研究又在另外一个维度增加了我们对于BT菌对于人体健康的有益影响。当然后续的研究依然需要进一步展开。

这篇论文,研究团队多年的成果也拓展了我们对于肠道菌群与肥胖之间关联的认识,提出了未来对于肥胖病治疗的一种新的模式。


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