科技改變生活 · 科技引領未來
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為什么都是貼秋膘，你輕輕松松就貼好了，有人卻要花費大力氣卻貼不好？答案，或許就藏在每個人的腸道中。《科學》上的新研究中發現，肥胖小鼠體內梭菌綱的腸道菌群數目和多樣性都更低，而移植這些菌群后，小鼠迅速變瘦，體脂率也降低。未來，這些腸道細菌有望
本文轉自環球科學，撰文丨楊心舟
最近這些年，科學家已經發現腸道菌群在人體中扮演了非常重要的角色，它們不僅僅只是安穩地寄住在腸道中，還會通過免疫系統、神經回路影響人體的代謝和大腦功能。我們知道，肥胖是因為攝入能量超出身體消耗的能量，但實際上，選擇吃多少食物，并不完全由我們自己控制。腸道細菌不僅會讓人增加食欲，也會幫助身體儲存脂肪。
微生物，大作用
早在2004年，哥德堡大學的Fredrik B?ckhed就發現，無菌小鼠積聚脂肪的速度明顯比正常小鼠慢，這意味著小鼠體內的細菌會幫助它們收集脂肪。在B?ckhed的實驗中，將從正常小鼠體內提取的腸道菌移植到無菌鼠后，無菌小鼠體脂量上升60%。他認為這是腸道細菌增加了葡萄糖吸收量的結果，不過具體是哪種細菌起到了作用，科學家們并不清楚。
十年后，2013年《科學》上的一項研究指出，人體的腸道菌群也如同小鼠菌群，具有類似的作用。當時，華盛頓大學的Jeffrey I. Gordon特別選取了胖瘦程度不一的雙胞胎自愿者，這些同卵雙胞胎基因基本一致，生活環境也無不同。但是Gordon發現，他們的腸道菌群卻似乎有很大差異，當他將雙胞胎中較胖一方的腸道菌轉移到小鼠體內時，小鼠體重指數迅速上升；而獲得了苗條一方菌群的小鼠卻不會增胖。至此，科學家們也基本確定，腸道菌群與肥胖之間肯定存在重要聯系。
近幾年，全世界范圍內肥胖人口激增。由于肥胖會提升糖尿病、心血管疾病的發生率，給個人和社會帶來沉重的醫療負擔。在愈發嚴峻的形勢下，科學家也在嘗試尋找更快捷和安全的方法，來幫助人體控制體重增長。美國猶他大學的June L. Round受到近十幾年來腸道菌實驗的啟發，認為要解決肥胖，還是得從與我們共生的微生物中尋找答案。
歷經數年，在發表在《科學》的研究中，Round終于發現了在肥胖中起到關鍵性作用的菌群——梭菌綱（Clostridia）細菌。在健康的小鼠體內，大約含有20~30種梭菌綱的細菌，它們在腸道中的數目達到萬億級。
梭菌綱的腸道細菌在控制小鼠體重方面非常重要，因為它們能夠阻止腸道吸收脂肪。與體內完全無菌的小鼠相比，只擁有梭菌的小鼠更瘦、體脂率更低。這也變相說明，以前人們認為腸道細菌會幫助吸收脂肪并不全對，因為梭菌綱做的就是相反的事情。Round表示，“現在我們已經找到了與瘦身效果相關的腸道菌群，我們終于可以開始了解，不同的微生物在人體中做了什么，哪些又可以用來治療疾病。”
免疫系統中的線索
在2015年，Round就已經發現腸道免疫系統會顯著影響腸道菌群的組成。哺乳動物中，IgA抗體是釋放到腸道數量最多的免疫球蛋白，其可以促進腸道的健康，幫助抵御外來病原感染。這些進入腸道的IgA抗體滲入到腸道菌群體之中，在控制腸道菌引起的炎性疾病的同時，也在悄悄改變腸道菌的組成。
在IgA分泌過程中，有兩種免疫細胞是必不可少的，一種是濾泡輔助T細胞（T follicular helper cell ，Tfh），另一種則是B細胞。在當時的研究中，Round發現MyD88基因在Tfh細胞、B細胞、IgA抗體三者聯動中起到了關鍵作用。MyD88基因調控的信號通路，能夠影響IgA的分泌量，MyD88缺失后身體就不再能夠通過IgA對腸道菌群進行調控，并且腸道菌群的種類也會發生改變。
而此次《科學》的新研究中，Round在此基礎上進行了延伸探究。她發現，缺乏MyD88基因的實驗小鼠，年老時會比正常小鼠更胖。即使食用的是標準的飲食，這些實驗鼠吸收脂肪的能力越來越強，只需一年，實驗鼠的體脂率可以高達50%。
不過，當Round往它們的食物中加入廣譜抗生素后，實驗鼠的體脂率立即就降了下來，脂肪吸收的速度也變得和正常小鼠一樣。而往往抗生素攻勢下，首當其沖的就是腸道菌群。至此，她腦海中已經構建出了免疫系統、腸道菌群和肥胖三者的關系圖。她最后需要做的便是，找出是哪些菌參與了這一過程。
丟失的微生物
在結合核糖體RNA測序和算法分析后，Round發現，MyD88缺陷小鼠中梭菌綱（Clostridia）的腸道細菌要明顯少于正常小鼠，無論是數量還是菌群的多樣性都受到了壓制，而且梭菌綱的細菌越少，小鼠就更胖。早先在《自然》上發表的論文已經指出，人類缺失梭菌會引起代謝類的疾病，而現在Round也已經確認，丟失梭菌與肥胖是直接相關的。
而在小鼠中還有一種更方便的方法測試微生物的作用，那就是共居。也就是說將正常小鼠與MyD88缺陷小鼠一起培養后，由于共同起居飲食，二者之間的微生物會進行傳播，以此檢測微生物對不同類的小鼠有何影響。而當這兩種小鼠放在一起飼養3個月后，正常小鼠的腸道菌群發生了改變，也開始逐漸變得肥胖起來。
而這個改變既有丟失也有增加，正常小鼠體內增加的有脫硫弧菌（Desulfovibrio）等。而在丟失的梭菌綱腸道菌中，其中尤其是梭狀芽胞桿菌（Clostridium）的損失最為明顯。Round指出，“IgA可以維持正常的菌群比例，壓制住脫硫弧菌，并讓梭菌生長。而免疫缺陷小鼠分泌不出足夠的IgA，這也是它們會變肥胖的原因。”
Round還發現，這些MyD88缺陷的肥胖小鼠中，調控脂質吸收的分子CD36顯著上升。無論是用抗生素治療，或者是將梭菌移植到它們體內，都能讓CD36恢復正常表達，降低脂質吸收率，這也是腸道中的梭菌能夠幫助我們抵御肥胖的真正原因。在未來，梭菌綱的腸道菌群和CD36都將很有可能成為治療肥胖的新方法。
不過，有效地保護免疫系統才是減肥的重中之重，畢竟梭菌綱腸道菌的丟失，源頭還是來自免疫系統紊亂。就像Round說的，“最好的攻擊手段就是防守，”我想，她的意思也很明確，與其將來依賴外部植入微生物來維持身材，倒不如選擇更健康的生活習慣，保持正常的免疫系統功能。這樣，體內的微生物也會與你一起合作，讓你擁有健康的體態。
原始論文：
T cell–mediated regulation of themicrobiota protects against obesity
金熙