——習(xí)近平總書(shū)記在致中國(guó)科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求
——中國(guó)科學(xué)院辦院方針
語(yǔ)音播報(bào)
內(nèi)蒙古錫林郭勒大草原的冬天,干旱、寒冷、多風(fēng),平均溫度可以達(dá)到零下20℃,極端低溫可達(dá)零下42℃。不少動(dòng)物都會(huì)選擇冬眠來(lái)度過(guò)這樣的冬天。但一種只有巴掌大的小型嚙齒動(dòng)物——布氏田鼠,不僅不肯冬眠,還發(fā)展出了一系列對(duì)抗低溫的生理機(jī)制。
中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所王德華課題組,多年來(lái)一直探究布氏田鼠的生理適應(yīng)調(diào)節(jié)機(jī)制。近來(lái)他們發(fā)現(xiàn),這種小動(dòng)物不僅依靠穴居抱團(tuán)、囤糧養(yǎng)膘來(lái)對(duì)抗嚴(yán)寒,就連肚子里的腸道微生物,也作出了重要貢獻(xiàn)。日前,他們?cè)凇秶?guó)際微生物生態(tài)學(xué)會(huì)會(huì)刊》上發(fā)表的一篇論文,揭示了腸道菌群在布氏田鼠體溫調(diào)節(jié)和代謝產(chǎn)熱過(guò)程中發(fā)揮的作用。
腸道菌群介導(dǎo)低溫適應(yīng)
研究人員發(fā)現(xiàn),在4℃左右的空調(diào)房里待過(guò)4周后,布氏田鼠除了出現(xiàn)體重下降、攝食量增加、產(chǎn)熱能力增強(qiáng)等常規(guī)反應(yīng)外,它們腸道菌群的組成和比例也發(fā)生了改變。
“這是意料之中的?!闭撐耐ㄓ嵶髡?、中科院動(dòng)物所研究員王德華告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》,“很多科學(xué)家已經(jīng)證實(shí),低溫環(huán)境會(huì)改變小鼠腸道菌群,同時(shí)這種改變與小鼠的能量代謝表型,如體重、攝食量、褐色脂肪組織線粒體解偶聯(lián)蛋白1的表達(dá)等,密切相關(guān)?!?/p>
研究人員顯然不滿足于此,接著,他們給一些田鼠飼喂抗生素,部分消除它們自身攜帶的腸道微生物。然后將這些“無(wú)菌田鼠”分組進(jìn)行菌群移植,一部分植入居住在溫暖環(huán)境中的田鼠腸道菌;另一部分植入居住在寒冷環(huán)境中的田鼠腸道菌。結(jié)果發(fā)現(xiàn),盡管這些田鼠接下來(lái)都一樣生活在室溫環(huán)境下,但移植了低溫菌群的動(dòng)物產(chǎn)熱和攝食量都明顯高于移植常溫菌的動(dòng)物。
結(jié)合藥理學(xué)實(shí)驗(yàn),他們確證來(lái)自低溫田鼠的菌群能通過(guò)激活去甲腎上腺素—PKA信號(hào)通路,促進(jìn)褐色脂肪組織線粒體解偶聯(lián)蛋白1的表達(dá),從而增強(qiáng)動(dòng)物的產(chǎn)熱能力,幫助它們渡過(guò)寒冷難關(guān)。
“我們的研究表明,‘腸道菌群—腸—腦’之間可以相互作用,來(lái)調(diào)控動(dòng)物對(duì)寒冷環(huán)境的適應(yīng)能力?!闭撐牡谝蛔髡咧弧⒉┦垦芯可⊥へ愓f(shuō),“像布氏田鼠這樣的非冬眠小型哺乳動(dòng)物,跟它們的腸道菌群之間存在這樣一種協(xié)同進(jìn)化機(jī)制?!?/p>
有趣的是,由于恒溫動(dòng)物的腸道內(nèi)溫度環(huán)境也比較穩(wěn)定,人們通常認(rèn)為它們的腸道菌群不容易受到外界環(huán)境溫度影響。甚至有人提出,低溫下哺乳動(dòng)物的腸道菌群發(fā)生改變,可能僅僅是因?yàn)椤疤炖涑缘枚唷?。而這一次,研究人員終于確認(rèn),在攝食量不變的情況下,低溫環(huán)境可以直接導(dǎo)致腸道菌群的改變。
腸道菌研究大有可為
近年來(lái),腸道菌群的研究越來(lái)越熱。由于種種原因,對(duì)人類的腸道菌群研究要顯著多于對(duì)野生動(dòng)物的研究。
“的確,人體腸道菌群的研究與醫(yī)學(xué)應(yīng)用聯(lián)系更緊密,但動(dòng)物研究由于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)更靈活、機(jī)理挖掘更充分,具有不可替代的作用和意義?!蓖醯氯A說(shuō)。
這是他們課題組第二項(xiàng)圍繞布氏田鼠及其腸道菌群的研究。在2018年發(fā)表于《微生物組》的一項(xiàng)研究中,他們指出,布氏田鼠“抱團(tuán)取暖”的聚群行為不僅能減少熱量散失,還能降低體內(nèi)核心溫度,從而降低個(gè)體的能量需求。
更有趣的是,“抱團(tuán)”還能促進(jìn)腸道中有益菌的增加,這些有益菌能產(chǎn)生更多短鏈脂肪酸,為宿主提供能量來(lái)源。
“僅僅是和同類擠成一團(tuán),就能降低能量需求、降低攝食量,似乎是一種很好的減肥途徑?!痹撜撐淖髡咧?、動(dòng)物所副研究員張學(xué)英笑道。
張學(xué)英說(shuō),聚群行為如何促進(jìn)有益菌生長(zhǎng)、如何降低能量需求,“這是個(gè)令人著迷的問(wèn)題”。
王德華表示,未來(lái)課題組會(huì)花更多的時(shí)間和精力去探索腸道菌群與宿主之間的相互關(guān)系及其對(duì)宿主生理功能的調(diào)節(jié)機(jī)制。
提供減肥新思路
在這幾項(xiàng)研究中,“褐色脂肪組織”扮演的角色引人注目。這是普遍存在于哺乳動(dòng)物體內(nèi)的一種高度特化的產(chǎn)熱組織。大家通常所說(shuō)的脂肪——白色脂肪組織的主要作用是儲(chǔ)存過(guò)剩的能量;而褐色脂肪組織的主要功能則是產(chǎn)熱和調(diào)節(jié)體內(nèi)營(yíng)養(yǎng)平衡,防止動(dòng)物過(guò)度肥胖。
近年來(lái)的肥胖機(jī)理研究中,褐色脂肪組織是不折不扣的“明星”研究對(duì)象。那么,這些有關(guān)腸道菌群和褐色脂肪組織的研究,是否能為現(xiàn)代人非常關(guān)注的“減肥”問(wèn)題提供一些啟示呢?
該研究證實(shí),低溫暴露雖能刺激褐色脂肪組織代謝,也會(huì)導(dǎo)致過(guò)度攝食。如果能結(jié)合低溫環(huán)境和飲食控制,則有可能達(dá)到減肥功效。
研究表明,將寒冷環(huán)境下小鼠的腸道菌群移植到無(wú)菌小鼠中,無(wú)菌小鼠發(fā)生了白色脂肪組織的褐變,部分白色脂肪細(xì)胞轉(zhuǎn)化成米色脂肪細(xì)胞(白色與褐色間的過(guò)渡態(tài)),從而加快了脂肪燃燒。
“從人類的角度來(lái)講,沒(méi)有必要為了減肥而故意去承受寒冷。但是這些研究提示我們,或許可以模擬寒冷環(huán)境下腸道微生物的變化情況,通過(guò)植入某些特異菌種來(lái)改善腸道菌群的功能,從而達(dá)到減肥的功效?!蓖醯氯A說(shuō)。
© 1996 - 中國(guó)科學(xué)院 版權(quán)所有 京ICP備05002857號(hào)-1 京公網(wǎng)安備110402500047號(hào) 網(wǎng)站標(biāo)識(shí)碼bm48000002
地址:北京市西城區(qū)三里河路52號(hào) 郵編:100864
電話: 86 10 68597114(總機(jī)) 86 10 68597289(總值班室)
編輯部郵箱:casweb@cashq.ac.cn
© 1996 - 中國(guó)科學(xué)院 版權(quán)所有 京ICP備05002857號(hào)-1 京公網(wǎng)安備110402500047號(hào) 網(wǎng)站標(biāo)識(shí)碼bm48000002
地址:北京市西城區(qū)三里河路52號(hào) 郵編:100864
電話: 86 10 68597114(總機(jī)) 86 10 68597289(總值班室)
編輯部郵箱:casweb@cashq.ac.cn
© 1996 - 中國(guó)科學(xué)院 版權(quán)所有
京ICP備05002857號(hào)-1
京公網(wǎng)安備110402500047號(hào)
網(wǎng)站標(biāo)識(shí)碼bm48000002
地址:北京市西城區(qū)三里河路52號(hào) 郵編:100864
電話:86 10 68597114(總機(jī))
86 10 68597289(總值班室)
編輯部郵箱:casweb@cashq.ac.cn