本期Nature封面所示為糞便細(xì)菌的一個(gè)掃描電子顯微鏡圖像。肥胖與棲息在我們腸道中的上萬億微生物的變化相關(guān)，但機(jī)制還不清楚。在Nature發(fā)表的一項(xiàng)新的研究中，耶魯大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的研究小組發(fā)現(xiàn)了腸道微生物的改變是如何導(dǎo)致肥胖的。
在早期的研究里，Gerald I. Shulman醫(yī)學(xué)博士和醫(yī)學(xué)教授George R. Cowgill 發(fā)現(xiàn)乙酸——一個(gè)短鏈的脂肪酸刺激嚙齒類動(dòng)物的胰島素分泌。Howard Hughes醫(yī)學(xué)研究所的研究員Shulman和一個(gè)耶魯大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)為了了解更多關(guān)于乙酸的作用，在嚙齒動(dòng)物的肥胖模型中進(jìn)行了一系列的實(shí)驗(yàn)。
實(shí)驗(yàn)確定腸道菌通過乙酸讓胰島素增加
研究小組比較了乙酸相對(duì)于其它短鏈脂肪酸的效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)在高脂肪飲食的動(dòng)物體內(nèi)有較高的乙酸含量。他們還觀察到注入乙酸在胰腺的β細(xì)胞中刺激胰島素的分泌，但還不清楚機(jī)制是如何的。
下一步，研究人員確定了當(dāng)乙酸直接注射到大腦中，它通過激活副交感神經(jīng)系統(tǒng)刺激胰島素的增加。Shulman說：“乙酸通過一個(gè)集中調(diào)節(jié)的機(jī)制刺激β細(xì)胞分泌更多的胰島素。它還可以刺激激素胃泌素和生長素的分泌，從而增加食物的攝入量。”
最后，該研究小組試圖建立腸道菌群和胰島素增加之間的因果關(guān)系。在排泄物從一組嚙齒類動(dòng)物轉(zhuǎn)移到另一組后，他們觀察到在腸道菌群、乙酸水平和胰島素有類似的變化。
Shulman和他的同事發(fā)現(xiàn)乙酸不直接刺激胰腺的β細(xì)胞分泌胰島素。相反，乙酸以某種方式影響大腦通過迷走神經(jīng)向胰腺發(fā)出“制造胰島素”的信號(hào)。
這樣的作用會(huì)推動(dòng)增肥
Shulman說：“綜合這些實(shí)驗(yàn)證明在腸道菌響應(yīng)飲食的變化而改變和乙酸產(chǎn)量的增加之間存在因果聯(lián)系。增加的乙酸反過來會(huì)增加食物的攝入量，引發(fā)一個(gè)正反饋循環(huán)，從而推動(dòng)肥胖和對(duì)胰島素的抵抗?！?
該研究的作者認(rèn)為，這種積極的正反饋循環(huán)可能是在進(jìn)化過程中起重要作用，促使動(dòng)物在食物匱乏的時(shí)代偶然發(fā)現(xiàn)了高熱量的食物時(shí)胖起來。
在嚙齒動(dòng)物中的新研究表明：肥胖可能從腸道微生物開始，腸道菌將食物中的脂肪變成乙酸。乙酸則通過迷走神經(jīng)向胰腺和胃發(fā)出信號(hào)。胰腺內(nèi)β細(xì)胞釋放胰島素，這會(huì)導(dǎo)致脂肪細(xì)胞儲(chǔ)存更多的脂肪。對(duì)胃的信號(hào)是告訴其制備饑餓荷爾蒙ghrelin，這可能會(huì)引起暴飲暴食。
Shulman說：“腸道菌群的改變與肥胖和在人類及嚙齒類動(dòng)物的代謝綜合癥都有關(guān)。在這項(xiàng)研究中，我們提供了一種新的機(jī)制來解釋嚙齒類動(dòng)物中的這種生物現(xiàn)象。我們正在研究這一機(jī)制是否也存在于人類中?！比绻芯咳藛T確認(rèn)相同的過程也發(fā)生在人類中，他們會(huì)鑒定出產(chǎn)生醋酸的細(xì)菌并找到如何制止它們的方法，這可能導(dǎo)致新的治療肥胖的方案。