Environment International:科学新发现!揭秘空气污染物暴露影响肥胖等的背后机制:肠道微生物组是关键!

2020-03-14 Paris 转化医学网

导语:科罗拉多大学博尔德分校的新研究表明,空气污染会对肠道细菌造成严重伤害,增加肥胖、糖尿病、肠胃疾病和其他慢性疾病的风险,使用全基因组测序发现,空气污染物暴露与肠道微生物组之间存在着显著关联,氧气是

导语:科罗拉多大学博尔德分校的新研究表明,空气污染会对肠道细菌造成严重伤害,增加肥胖、糖尿病、肠胃疾病和其他慢性疾病的风险,使用全基因组测序发现,空气污染物暴露与肠道微生物组之间存在着显著关联,氧气是可能改变人类肠道微生物组成的重要污染物。

1952年英国伦敦大雾导致死亡率上升,让人们关注空气污染对健康带来的不利影响。来自煤灰的悬浮颗粒(颗粒物质)会增加呼吸系统和心血管系统相关疾病的死亡率和发病率。从那时起,从国家层面开始进行环境空气污染控制,例如美国的“清洁空气法案”改善了环境空气质量。1990-2015年间,美国年均PM10(空气动力学直径<10μm的颗粒物)浓度下降了39%。然而,环境空气污染仍然是全球疾病负担的主要原因之一。事实上,世界卫生组织曾估计,环境空气污染导致2012年300多万人死亡,占全年总死亡人数的5.4%。

大部分可归因于空气污染的疾病负担是由慢性非传染性疾病引起的,包括呼吸系统疾病和2型糖尿病,除了暴露引起的死亡率之外,研究还表明,长期暴露于空气动力学直径<2.5μm的颗粒物,二氧化氮,臭氧和氮氧化合物会增加肥胖,葡萄糖失调和2型糖尿病的风险,但其中的机制至今仍是未解之谜。

综合生理学助理教授坦尼娅·奥尔德雷特(Tanya Alderete)表示,雾霾带来的健康损害已是毋庸置疑,但殊不知,部分原因可能归因于肠道微生物组的改变。

该研究是在美国许多城市的空气质量经过几十年的改善后依然恶化的情况下进行的。去年12月,美国环境保护局将丹佛地铁和北部前线地区降级为“严重不达标”,其他八个州,包括加利福尼亚州、得克萨斯州、伊利诺伊州、康涅狄格州、印第安纳州、新泽西州、纽约州和威斯康星州的一些地区,也因高臭氧而受到处罚。本月公布的一项研究显示,全世界每年有880万人死于空气污染,比吸烟造成的死亡率还要高。

不仅如此,有研究显示,在雾霾严重时期,因肠胃问题而到急诊室就诊的次数激增,长期暴露于交通尾气的年轻人患克罗恩病的风险更大。

为了进一步了解肠道微生物组与空气污染物暴露的关系,奥尔德雷特的团队使用了尖端的全基因组测序技术,分析了南加州101名年轻人的粪便样本。研究人员查看了来自研究对象地址附近的空气监测站的数据,以计算他们上一年暴露于臭氧(汽车排放物暴露在阳光下时形成的)、颗粒物(空气中悬浮的有害颗粒)和氧化亚氮(燃烧化石燃料的有毒副产品)的暴露情况。

在所有测量到的污染物中,臭氧对肠道的影响最大,约占研究对象间差异的11%——比性别、种族甚至饮食造成的影响更大,有趣的是,接触臭氧较多的人肠道内的细菌种类也较少,而细菌多样性却与肥胖和2型糖尿病相关。


O3暴露与肠道细菌种类显着相关

在这项研究中,研究人员总共确认了128种受臭氧暴露增加影响的细菌物种,在拟杆菌属中,细菌类盲肠杆菌的丰富度较高与O3的暴露量有关,综合来看,空气污染物的暴露与肠道细菌多样性降低和大量肠道细菌种类有关。增加的空气污染暴露量可能会影响人体肠道微生物组,这些早期发现以及其他流行病学和动物研究表明,暴露于空气污染物可能会通过改变肠道微生物组而增加肥胖和2型糖尿病的风险。

这些发现具有重大的公共卫生意义,因为尽管为改善空气质量做出了巨大努力,但空气污染仍然是一个挑战,而且全国大部分地区的O3污染情况都在恶化。本次研究存在局限性,为了检查污染物影响人类肠道微生物组并增加人类疾病风险的确切机制,还需要进行其他流行病学和机制研究。而奥尔德雷特团队现在正在进行一项规模更大、范围更广的针对丹佛地区年轻人的研究。

原始出处:

Farnaz Fouladia, Maximilian J.Bailey, William B.Pattersonb, et.al. Air pollution exposure is associated with the gut microbiome as revealed by shotgun metagenomic sequencing. Environment International Volume 138, May 2020, 105604

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