人如其食!饮食+肠道微生物成就了你的身体

2016-11-28 17:17 来源: 中国生物技术网
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  俗话说,人如其食(You are what you eat),但这是为什么呢?研究人员已经知道饮食会影响体内的微生物平衡,但是这如何转变为对宿主的影响仍然没有被人们理解。近日,一项对小鼠的研究表明,微生物通过发送作用于组蛋白的代谢物的方式与宿主交流,因此不但影响结肠中的基因转录,而且还会影响身体的其他组织。这项研究发表在11月23日的《Molecular Cell》上。

  华盛顿大学的生物分子化学教授以及该论文的资深作者之一John Denu说:“我们希望这一系列长期且极富成果的研究能够帮助理解肠道微生物和宿主健康之间的联系。我们要弄清楚肠道微生物是否影响宿主多种不同组织的表观遗传编程。”这些组织包括近端结肠、肝脏以及脂肪组织。

  在研究中,研究人员首先将无菌的小鼠与携带活体肠道微生物的小鼠进行了比较。他们发现,肠道微生物会改变宿主的一些组织的表观基因组。接下来,他们将普通饮食组小鼠和西式饮食组小鼠进行了对比,后者复合碳水化合物和纤维的含量更少,脂肪和单糖含量更高。与其他研究人员过去的研究结果一致,他们发现,普通饮食组小鼠的肠道微生物与西式饮食组小鼠非常不同。

  威斯康星麦迪逊大学的细菌学教授Federico Rey说:“当宿主摄入富含植物多糖(比如纤维)的食物时,由于这种多糖不易被人类细胞吸收,因此肠道微生物就能有更多的食物。

  此外,他们发现,西式饮食组的小鼠不能生成与正常饮食组小鼠等量的特定代谢物。Denu说:“我们认为短链脂肪酸乙酸盐、丙酸盐和丁酸盐等代谢物对驱动一些表观遗传效应非常重要,这些代谢物通常由纤维的微生物发酵产生。”

  下一步工作是将代谢物合成的变化与表观遗传变化联系起来。他们发现组蛋白乙酰化和甲基化在两组小鼠中的组织中是不同的。Denu解释说:“我们的发现表明了在染色质水平上对宿主的深刻影响。这种机制通过不同的基因表达影响宿主健康。”

  为了确定代谢物驱动表观遗传变化,研究人员通过饮用水的方式将无菌小鼠曝露于三种短链脂肪酸中,以确认这些物质是否能够引起表观遗传变化。在观察小鼠的组织时,他们发现,饮用了添加短链脂肪酸水的小鼠的表观遗传特征与携带在健康饮食情况下生长的微生物的小鼠类似。

  Denu说:“还需要进一步的工作才能将这些发现从小鼠转化到人类身上。很明显,这是一个复杂的任务。但是我们知道,人体内的微生物群落也会生成这些短链脂肪酸,存在于血浆中,所以我们推测这可能也适用于人类。”

  Rey补充说,生成丁酸盐的细菌在糖尿病患者和心血管疾病患者身上含量比较少,丁酸盐也被认为具有抗炎作用。

  但是研究人员不提倡在饮食中添加短链脂肪酸作为健康饮食的方法。Rey说:“蔬菜和水果不仅仅含有多糖,还有很多其他的成分,包括多酚,多酚也在肠道中代谢,以一种我们尚不理解的方式影响宿主的染色质。短链脂肪酸只是这个故事中的冰山一角。”