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Science:高脂肪饮食扰乱肠道内壁及其微生物群落,最终增加心血管疾病风险

2021-08-18 08:38:40生物谷
核心提示:高脂肪饮食扰乱了肠道内壁及其微生物群落的生物学特性,并促进了一种可能导致心脏病的代谢物的产生。

在一项新的研究中,来自美国范德堡大学医学中心和加州大学戴维斯分校等研究机构的研究人员发现高脂肪饮食扰乱了肠道内壁及其微生物群落的生物学特性,并促进了一种可能导致心脏病的代谢物的产生。这些在饮食诱导肥胖的小鼠模型中取得的发现支持肠道和肠道微生物群在心血管疾病产生中起着关键作用。相关研究结果发表在2021年8月13日的Science期刊上,论文标题为“High-fat diet–induced colonocyte dysfunction escalates microbiota-derived trimethylamine N-oxide”。

论文共同通讯作者、范德堡大学医学中心病理学、微生物学与免疫学助理教授Mariana Byndloss博士指出,试图了解肥胖影响的科学家们对肠道的研究相对较少。Byndloss说,“在COVID-19大流行之前,肥胖和代谢综合征被认为是21世纪的大流行病。如今,大约有40%的美国人口是肥胖的,而且这个比例预计会攀升。我们的研究揭示了一种以前没有探索过的机制,即饮食和肥胖如何通过影响我们的肠道和肠道内微生物之间的关系而增加心血管疾病的风险。”

在以前的研究中,Byndloss和加州大学戴维斯分校的Andreas B?umler博士已发现,肠道内壁的上皮细胞和肠道微生物有一种促进健康肠道环境的互利关系。他们想知道像肥胖这样的疾病是否会影响这种关系。

这些作者发现在饮食诱导肥胖的小鼠模型中,高脂肪饮食会导致炎症,并损害肠道上皮细胞。Byndloss解释说,高脂肪饮食损害了产生能量的线粒体的功能,导致肠道细胞产生更多氧气和硝酸盐。这些因子反过来刺激有害的肠杆菌科微生物(比如大肠杆菌)的生长,并促进细菌产生一种叫做三甲胺(trimethylamine, TMA)的代谢物。肝脏将TMA转化为三甲胺-N-氧化物(trimethylamine-N-oxide, TMAO),而TMAO与促进动脉硬化和增加患者全因死亡的相对风险有关。

Byndloss说,“众所周知,暴露在高脂肪饮食中会导致肠道生态失调(dysbiosis)---有利于有害微生物的肠道微生物群失衡,但我们不知道为什么或如何发生这种情况。我们展示了饮食直接影响宿主并促进有害微生物生长的一种方式。”

这些作者证实,一种目前被批准用于治疗炎症性肠病的药物恢复了肠道上皮细胞的功能,并减弱了这种小鼠模型中的TMAO增加。这种称为5-氨基水杨酸(5-aminosalicylic acid)的药物能激活肠道上皮细胞中的线粒体生物能量。

Byndloss说,“这一证据表明,阻止与高脂肪饮食相关的负面结果是可能的。”她补充说,像5-氨基水杨酸这样的药物可能与益生菌一起使用,以恢复健康的肠道环境并提高有益微生物的水平。

Byndloss说,“只有充分了解在健康和疾病期间人类宿主和肠道微生物之间的关系,我们才能设计出有效控制肥胖和肥胖相关结果(如心血管疾病)的疗法。”

Byndloss和她的团队计划将他们的研究扩展到心血管疾病的动物模型。他们还在探索宿主-微生物关系在包括包括结直肠癌在内的其他疾病产生中的作用。(生物谷 Bioon.com)

参考资料:

Woongjae Yoo et al. High-fat diet-induced colonocyte dysfunction escalates microbiota-derived trimethylamine-N-oxide. Science, 2021, doi:10.1126/science.aba3683.

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