重磅!中国人肠道内的这个细菌能“减重”!

说起肠道菌群,真是一个谈几天几夜都谈不完的话题。

 

近些年,肠道菌群成为了科研界的“网红”。但是,要研究这个“网红”着实不易:人体肠道内寄居着1000余种共生菌,它们的细胞数量加起来是人体细胞数目的10倍;基因高达1000万种,是人类的基因数量的500倍。

 

这些肠道基因的研究,被称作“宏基因组学”。小编想象了一下,开展宏基因组的测序,工作量相当于人类基因组测序的500倍,其难度可想而知!

 

说了这么多,今天我们就来讲讲一个新鲜出炉的重磅研究,揭开肠道菌群与另一个研究界“网红”——减重的关系。

 

咱中国人群的肠道菌群是这个样子的!

 

西方人群研究表明,肥胖人群存在肠道菌群结构失调,细菌多样性下降。但是,咱中国肥胖人群与正常体重人群的肠道菌群有啥特征?到底是哪些菌种在肥胖人群中“搞事情”?

 

这个就是瑞金内分泌团队用十年时间企图回答的问题。6月19日,团队的一项重大成果发表在Nature Medicine(2016-2017影响因子:29.886),揭开了部分谜团。

 

图1. Nature Medicine 2017年6月19日在线发表瑞金内分泌团队成果《肥胖人群和经减重干预后的人群中肠道微生物及血清代谢物水平变化研究》 第一作者:刘瑞欣、洪洁等人;通讯作者:王卫庆教授、Karsten Kristiansen教授、宁光院士(本研究获国家自然科学基金委、科技部等机构资助)

 

研究结果分为三个部分,我们来一一解读:

 

1. 肥胖人群肠道菌群种类低,而且数量少

 

研究者选取以15-30岁、BMI>30kg/㎡的上海本地肥胖人群,并与BMI正常的人群做对照(匹配年龄、性别和地域),建立高质量青少年肥胖-正常体重人群队列(GOCY研究)。接下来对他们粪便中的肠道菌群构成情况进行分析,结果发现:肥胖组的肠道菌群无论是基因数量和丰富度都低于正常体重人群

 

图2. 肥胖组(OB)与对照组(Control)的基因稀疏性曲线、基因数量和丰富度的区别(原文截图)

 

接下来,研究者运用上面所说的宏基因组技术,将肠道菌群内35万多个肥胖相关的标记基因,用基因关联群组(metagenomic linkage groups, MLG)方案对它们进行分组,建立了217个肥胖相关的基因关联群组。用宁光院士的话说,这就像“撒了张渔网”,将鱼捕捞上来,然后进行分类。

 

利用先进的测序技术,研究组在基因层面揭开的肠道菌群的“神秘面纱”。他们发现,正常体重人群的肠道菌群不仅丰富、数量大,而且彼此之间有着更加紧密的关联,如同下面这张图中左侧的“网络”:

 

图3. 217个肥胖相关肠道基因关联群组示意图(原文截图):左侧为在对照组中更为丰富的群组,右侧为肥胖组中更丰富的群组,二者在种类、数量、关联性上均有较大差异

 

2. 动物试验表明,这个细菌能减重!

 

除了“宏基因组学”这个武器,研究团队又拿出了“代谢组学”这一大招。他们发现肠道内有一种细菌——多形拟杆菌(Bacteroides thetaiotaomicron,简称BT菌)的含量在肥胖人群中表达明显降低,而且它与脂肪代谢相关

 

BT菌是如何影响脂肪代谢,进而影响体重的呢?答案就在一个关键的代谢分子——谷氨酸钠上。

 

说起谷氨酸钠,大家都不陌生:“味精”的主要成分就是它。既往中国健康营养学的调查显示,谷氨酸盐的摄入具有促进中国成人超重的发生风险

 

瑞金内分泌团队将BT菌灌入小鼠的胃中,发现可以降低血清谷氨酸浓度,从而增加脂肪细胞的脂肪分解和脂肪酸氧化过程,进而降低脂肪堆积,达到减重的效果。用这种活菌喂养的小鼠,无论是在正常饮食还是高脂肪饮食的条件下,体重和脂肪含量都明显减轻。

 

因此,BT菌的大量存在,能够降低普通饮食和高热量饮食状态下的脂肪含量,延缓体重增长速率。这也能解释,为什么有些人多吃味精会“长肉”,原因就在于不同人群BT菌含量不同。

 

图4. BT菌影响谷氨酸代谢(原文截图)图:与谷氨酰胺和谷氨酸盐代谢相关的肠道菌群和基因群组,其中BT菌促进谷氨酸盐代谢为GABA,降低谷氨酸盐浓度;右图:谷氨酸脱羧酶相关基因K01580在正常体重人群组(对照组)更为丰富,该基因组促进谷氨酸盐代谢为GABA

 

3. 减重手术后的患者,BT菌水平恢复了!

 

光动物试验证实还不够,要证实这个细菌确实在减肥中有意义,必须在人体进行研究。这次他们选择的是减重手术人群。研究团队与瑞金医院外科沈柏用教授团队合作,分析接受袖状带切除术的肥胖患者手术前后肠道菌群特征谱改变。

 

他们发现,肥胖患者肠道内下降的BT菌会在减重手术3月后即明显升高,术后血清谷氨酸水平亦明显下降,恢复到正常体重人群水平。

 

也就是说,BT菌水平的恢复,可能有助于肥胖患者的减重过程。

 

图5. 减重手术患者术后3个月的BT菌基因关联群组丰度变化(原文截图)Control:对照组;OB:普通肥胖患者;0M:接受袖状带切除术的肥胖患者;1M:术后1个月;3M:术后3个月

 

告别减肥,未来靠“吃”?!

 

 

这种重要”减肥细菌“的发现,是否意味着在不远的将来,人们可以靠服用益生菌来减肥?

 

宁光院士确证了这一点:“目前我们正在与药物研发部门合作,推动益生菌在减肥药物的应用转化,以减缓肥胖流行,早日造福肥胖与超重患者。”

 

宁院士补充说,“大量研究发现,肠道菌群是一种高度分工和协同的组织,它就像蚂蚁、大雁一样,组织架构极其严密,内部族群极其团结。而我们的认识尚处在非常粗浅的阶段,就如同‘瞎子摸象’,未来还有很多路要走。”

 

图6. 瑞金内分泌研究组成员刘瑞欣博士(女)、王计秋博士(男)夫妇在实验室进行研究(瑞金医院供图)

 

尽管如此,研究团队还是克服重重困难,跨越了重要的一步。这样一篇重磅研究,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,最终发表在影响因子近30的顶尖杂志上,不愧是瑞金内分泌团队“十年磨一剑”的研究结晶。

 

让我们为咱中国人自己的菌群研究而骄傲,自豪!