Scientific Reports (4.379): 这个常见行为竟能减肥？从「肠道菌群」角度解析，脂质代谢的影响变化

2024-02-07 网络网络发表于上海

近年来，肠道菌群在科学研究领域十分火热，同时在国自然基金申请上也非常给力。2023年批准的国自然项目中，有197个项目与肠道菌群有关，位居国自然热点前列，值得研究人员的长期关注。

肠道菌群，寄居在人体肠道内的微生物群落，是近年来微生物学、医学、基因学等领域最引人关注的研究焦点之一。随着抗生素的普及和高热量/低纤维饮食的摄入，肠道微生物群落极易发生紊乱，人类也因此容易患上代谢综合征等多种疾病。

近年来，肠道菌群在科学研究领域十分火热，同时在国自然基金申请上也非常给力。2023年批准的国自然项目中，有197个项目与肠道菌群有关，位居国自然热点前列，值得研究人员的长期关注。

肠道菌群的实验设计非常灵活，可以与许多方向相关联，包括中药学、预防医学、代谢生理、食品科学、消化系统疾病、循环系统、药理、肿瘤、微生物、中西医结合等诸多方向，通过高通量测序很快上手，样本相对容易获取，实现“短平快”的发表文章，从而积攒基础研究数据。

近日，来自日本京都大学的研究员们在Nature出版集团旗下刊物《Scientific Reports》发表了题为“Gut microbial metabolites reveal diet-dependent metabolic changes induced by nicotine administration”的研究论文，明确了吸烟或戒烟期间，热量摄入和肠道微环境之间的相互作用对宿主代谢调节的影响，促进人们探索吸烟引发的相关疾病、针对肠道菌群的干预治疗提供新思路。

一、研究背景

肠道菌群在代谢稳态和紊乱的发生发展中发挥着至关重要的作用，例如肥胖和2型糖尿病。肠道菌群可以产生多种生物活性代谢物，进入血流和组织中作为信使参与调节；此外，肠道菌群容易受环境因素影响，而膳食是菌群组成和功能的重要调节剂。

膳食来源的肠道菌群代谢物可以显著影响宿主的新陈代谢，几种膳食环境下的脂肪酸代谢物被认为是宿主代谢稳态的有效调节剂。有研究证明，尼古丁（烟草中的主要活性分子）可以通过改变肠道菌群及其代谢物来影响宿主代谢。然而，对于尼古丁摄入期间肠道营养环境、其衍生的菌群代谢物和宿主代谢稳态之间的相互作用机制仍不清楚。

二、研究思路方法与结论

研究思路1：探究HFD期间尼古丁摄入后的代谢变化

研究方法：7周大的C57BL/6J野生型小鼠正常饮食（ND）或高脂饮食（HFD）喂养4周后，腹腔注射不同浓度尼古丁。随着热量摄入，记录其体重、肝脏、脂肪、大脑、脾脏和肾脏重量，分析肠道形态特征，检测血糖、脂质代谢参数（如游离脂肪酸（NEFA）、总胆固醇和甘油三酯（TG）等）水平。

研究结论：尼古丁对代谢参数的干预可能依赖于饮食。

研究思路2：探究控制饲喂量期间尼古丁干预对代谢参数的影响

研究方法：控制热量摄入后，分析小鼠体重、肝脏、脂肪重量、血糖和各脂质代谢参数水平变化。

研究结论：尼古丁摄入导致各代谢参数发生变化，但始终抑制体重增加。

研究思路3：探究尼古丁干预后肠道菌群的变化

研究方法：

（1）通过主成分分析（PCA）和聚类分析探究尼古丁干预后ND和HFD喂养的小鼠的肠道菌群结构，分析菌群多样性以及菌种变化量。

（2）对比口服和腹腔注射尼古丁下，热量摄入、体重、脂肪重量、血糖水平和肠道菌群变化。

研究结论：尼古丁干预可以改变HFD下特有的肠道微生物组成。

研究思路4：进一步探究尼古丁干预后肠道菌群代谢物的变化

研究方法：

（1）分析和量化腹腔注射和口服尼古丁干预后的肠道菌群代谢物，如乳酸菌代谢膳食亚油酸后产生10-氧-十八烷酸（KetoB）、10-羟基十八烷酸（HYB）、10-羟基-顺式-12-十八碳烯酸（HYA）、以及长链脂肪酸（LCFA）、短链脂肪酸（SCFA）等脂肪酸代谢物水平。

（2）HFD小鼠给药四种抗生素（氨苄青霉素、新霉素、甲硝唑和万古霉素）的混合物四周后，检测其热量摄入、体重、肝脏、脂肪重量等参数。

研究结论：KetoB等肠道菌群代谢物作为一种潜在的分子实体，可能在高脂饮食期间尼古丁干预后发挥减肥作用。

三、小结

本研究发现，尼古丁对体重的影响依赖于膳食摄入，其潜在机制归因于肠道菌群的调节，如：乳酸菌属以及特定微生物代谢物KetoB等。伴随尼古丁干预后的全面脂质代谢组学分析，阐明了基于肠道环境以饮食依赖性方式进行代谢调节的新机制——吸烟会影响肠道稳态，改变菌群结构。

本研究结果强调了吸烟或戒烟期间，营养控制和肠道微环境之间的相互作用对宿主代谢调节的影响，为促进人们对探索吸烟相关疾病中针对肠道菌群的干预治疗提供新思路。

参考来源：

Ohue-Kitano R, Banno Y, Masujima Y, Kimura I. Gut microbial metabolites reveal diet-dependent metabolic changes induced by nicotine administration. Sci Rep. 2024 Jan 11;14(1):1056.

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2024-02-07 梅斯管理员来自上海

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