小鼠研究增加了肠道细菌与肥胖相关的证据

约翰霍普金斯大学对啮齿动物相当于代谢综合征的老鼠进行的一项研究表明肠道微生物组 - 细菌,病毒和真菌基因的“花园” - 在肥胖和胰岛素抵抗的发展中起着重要作用。哺乳动物,包括人类。

1月24日发表于粘膜免疫学的研究结果报告强调了通过控制肠道细菌的水平和比例和/或改变代谢激活基因的化学和生物途径来预防肥胖和糖尿病的潜力。

“这项研究增加了我们对细菌如何导致肥胖的理解,我们发现小鼠中特定类型的细菌与代谢综合症密切相关,”医学博士,医学博士,医学博士David Hartam说。 - 约翰霍普金斯儿童中心的导演和该研究的资深作者。“凭借这些新知识,我们可以寻找控制负责任细菌或相关基因的方法,并希望能够预防儿童和成人的肥胖。”

代谢综合症是一系列疾病,包括腰部肥胖,高血糖和血压升高,是心脏病,中风和糖尿病的危险因素。尽管尚未确定代谢综合征的确切原因,但之前对Toll样受体4(TLR4)的研究表明TLR4可能是其发展的部分原因,TLR4是一种接受化学信号以激活炎症的蛋白质。

然而,Hackam表示,TLR4如何以及为何可能导致代谢综合征,目前还不清楚。也许,研究小组认为,不同细胞中的TLR4信号传导及其与细菌环境的关联可能对代谢综合征的发展产生不同的影响。

首先确定TLR4是否特异性地存在于肠上皮细胞(小肠和大肠细胞层)中是否会引起代谢综合征的发展,研究小组对正常小鼠和遗传修饰的缺乏TLR4的小鼠进行了一系列实验。他们的肠上皮细胞。

研究人员给两组小鼠“标准食物”或22%脂肪卡路里的食物喂食21周。

与正常小鼠相比,那些缺乏TLR4的小鼠表现出一系列与代谢综合症相一致的症状,例如体重增加显着,身体和肝脏脂肪增加,以及胰岛素抵抗。

研究人员随后给两组小鼠喂食含有60%脂肪卡路里的高脂肪饮食21周,以确定饮食是否会影响代谢综合征的发展。同样,基因改造的小鼠体重明显增加,体内和肝脏脂肪比正常小鼠更多。

为了证实TLR4在肠上皮细胞中的作用,研究人员对另外三组小鼠进行了遗传修饰:一组仅在肠上皮细胞中表达TLR4,另一组在所有体细胞中缺乏TLR4,第三组仅在白血液中缺乏TLR4细胞。

所有组都吃标准食物,与正常小鼠相比,所有组都具有相似的体重,身体和肝脏脂肪以及葡萄糖耐量。与正常小鼠相比,仅在肠上皮细胞中缺乏TLR4的小鼠的腹部和小肠脂肪更高。研究人员表示,这进一步证明了特异性地从肠上皮细胞中删除TLR4是发展代谢综合征所必需的。

为了研究肠道细菌构成对小鼠的作用,Hackam和他的团队随后给正常和TLR4肠上皮缺陷小鼠施用抗生素。抗生素显着减少肠道细菌的数量,并防止在肠上皮细胞中缺乏TLR4的小鼠的代谢综合征的所有症状。

研究人员表示,这表明细菌水平可以被控制,以防止代谢综合征的发展。

为了进一步探讨肠上皮TLR4在代谢综合征发展中的作用,研究小组分析了来自TLR4肠上皮细胞缺陷和正常小鼠的粪便样本。研究小组发现,导致代谢综合征发展的特定细菌簇在缺陷小鼠中的表达与正常小鼠不同。他们还确定细菌表达的基因使它们“不那么饥饿”,从而减少了消化小鼠食物中存在的营养物的能力。这导致小鼠吸收更多丰富的食物,这导致肥胖。

研究人员随后分析了在正常和TLR4肠上皮缺陷小鼠中肠粘膜内层 - 食物吸收发生的部位 - 中表达的基因。值得注意的是,研究小组确定,在缺陷小鼠中,perixisome增殖物激活受体(PPAR)代谢途径中的重要基因被显着抑制。施用抗生素防止了两组小鼠之间基因调控的差异,以及施用药物以激活PPAR信号传导途径,进一步解释了肥胖发生的原因。

“我们所有的实验都暗示细菌传感器TLR4调节宿主和细菌基因,这些基因在能量代谢中发挥先前未被认识的作用,导致小鼠代谢综合征的发展,”Hackam说。