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《科学》子刊:脂肪吃多也不用怕,让肠道细菌帮助减肥

学术经纬  · 公众号  · 医学  · 2019-06-17 12:00


▎学术经纬/报道


You are what you eat。这句话的作者虽不可考,解释权倒可以归肠道细菌。我们摄入的食物最终为肠道内的百万亿微生物提供了营养物质,而它们“享用”之后的代谢产物,又影响着我们的各种生理过程和健康状态。


最新一期《科学》子刊Science Translational Medicine上,有项新研究在饮食引起的肥胖问题和肠道细菌之间找到了重要的一环。宾夕法尼亚大学医学院的科学家们在脂肪组织中发现一组小分子RNA,它们受肠道细菌的代谢产物影响,调节着脂肪规模和体重。这一发现为治疗肥胖和肥胖相关疾病指出了潜在的靶标



在这项研究中,Jorge Henao-Mejia教授和同事们给一些小鼠准备了高脂肪的饮食,等小鼠吃胖后,检查它们的白色脂肪组织与吃普通鼠粮的苗条小鼠有何不同。毕竟,肥胖最明显的特征就是白色脂肪组织过多


在白色脂肪组织中,他们把关注点放在了一类被称为微小RNA(miRNA)的分子上。miRNA是小片段的非编码RNA,广泛表达在动植物中,调节基因表达,有人称之为基因表达的“微调器”。研究人员发现,在高脂饮食的胖小鼠体内,被称为miR-181家族的miRNA在白色脂肪组织中特异性地增多


miR-181家族有3个基因簇,包括6个成熟miRNA。高脂肪饮食条件下,它们在白色脂肪组织中表达增加,在其他组织中则没有变化(图片来源:参考资料[1])


为了确认脂肪中的这组miRNA和肥胖的关系,研究人员把动物体内的miR-181敲除了一部分。这些miR-181有缺失的小鼠,表现出了一种令人羡慕的“体质”:脂肪吃多也不胖!


进一步检测全身代谢发现,同样吃高脂饮食,缺失miR-181的小鼠有更高的能量代谢,在消耗能量时除了碳水化合物外还会更多把脂肪作为能量来源。与此同时,高脂肪饮食容易引起的高血糖和炎症,在这些小鼠身上也没有出现。换句话说,少了miR-181,小鼠们不用管住嘴,就能抵挡肥胖、胰岛素抵抗、炎症的问题


▲缺失miR-181的小鼠(DKO),在高脂饮食的条件下,脂肪细胞的个头还是小小的,不像普通小鼠那样胀大(图片来源:参考资料[1])


既然是这类miRNA在脂肪组织里搞事情,研究人员自然想要找出有什么可以调控它们下降。在肠道细菌可能产生的数千种代谢产物中,他们发现与免疫或代谢有关的一些常见分子,例如短链脂肪酸、胆汁酸等,并不影响miR-181在白色脂肪组织中的表达。


然而,在对高脂饮食小鼠的肠道内容物做代谢组学的分析后,研究人员有了新发现。在600多种代谢产物中,他们注意到一种化合物“吲哚3-羧酸"(I3CA),它的表达随着小鼠增肥和miR-181的增加而显著减少



▲在高脂饮食的条件下,I3CA是表达量显著减少的肠道细菌代谢产物,它和吲哚都是色氨酸代谢衍生物(图片来源:参考资料[1])


I3CA是吲哚的一种衍生物,两者都是肠道细菌分解食物中色氨酸的代谢产物。在脂肪细胞的体外分化实验显示,这两种色氨酸代谢产物都可以抑制miR-181的表达。


体内实验进一步证明,肠道菌群产生的色氨酸代谢物可以通过miRNA调节小鼠的体重和脂肪量。在给高脂肪饮食小鼠施加吲哚后,白色脂肪组织中的miR-181表达下降,吃胖程度也随之减轻。


值得注意的是,色氨酸代谢产物不仅在肥胖小鼠体内下降,研究小组检测了一些肥胖的人类儿童,同样在他们的血样中发现吲哚水平比正常儿童低。而在肥胖的成人中,也发现MIR-181的一个基因簇在脂肪组织中有显著上调。


这些结果提示,当饮食引起肠道菌群失调时,或许可以从细菌代谢产物到调节基因表达的微小RNA家族miR-181入手,来直接调节脂肪组织和能量代谢,帮助治疗肥胖。


参考资料:

[1] Anthony Virtue et al., (2019) The gut microbiota regulates white adipose tissue inflammation and obesity via a family of microRNAs. Science Translational Medicine. DOI: 10.1126/scitranslmed.aav1892


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