肠道菌群是科研界的骄子了,减肥、阿尔兹海默症、癌症治疗……都被证实跟它有关系。如今,连你能跑多久,也是肠道菌群说了算! [转载出处:www.ii77.com]
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近日,《天然-医学》在线揭橥了一项最新研究:精良马拉松活动员肠道中有一类特别的菌,能够匡助他们提高活动成就。
论文截图(图片起原:Nature网站)
精良的活动员 有精良的肠道菌群
来自哈佛大学的研究人员招募了15名列入马拉松赛的活动员,还有10名久坐的人员作为对照。在马拉松竞赛之前和之后的一周时间里,研究人员收集他们的粪便样本,并进行了16S核糖体DNA(rDNA)基因测序。
(图片起原:veer图库)
究竟发现,在活动前和活动后,马拉松活动员肠道菌群中差别最大的微生物是Veillonella属细菌,竞赛后肠道中Veillonella属细菌相对品貌显着增加。这是为什么?这个菌会不会跟活动员的活动能力或活动后的恢复有关呢?
Veillonella属细菌数量显着增加(图片起原:参考资料1)
为了回覆上面的问题,研究人员从一位活动员的粪便样本平分离出一株Veillonella 菌——Veillonella atypica。他们把该菌株接种到小鼠肠道中,究竟让人感应惊讶,这些小鼠的活动能力显著增加了,小鼠在特制的跑步机(跑轮)上跑的时间显着耽误!
接种了Veillonella菌的小鼠跑得更久(图片起原:参考资料1)
经由进一步机制剖析,发现Veillonella菌是行使乳酸作为独一碳源的。乳酸可是引起活动后痛苦的首要物质。在活动过程中,肌肉消费葡萄糖的代谢过程中会发生乳酸,因为长跑活动相对过度,氧气供给不足会形成无氧代谢,会导致机体内发生的乳酸不克在短时间内进一步分化为水和二氧化碳,从而导致大量乳酸在体内聚积。乳酸聚积会引起局部肌肉的酸痛。(然后你就跑不远啦!)
岂非这个菌能够分化活动后的乳酸,从而匡助活动后的恢复?研究人员在一群87名精英活动员中做了宏基因组剖析,发现活动后,代谢乳酸盐到丙酸盐的代谢基因相对品貌显着增加。此外,他们在小鼠中使用同位素标记的乳酸盐后,证实血清中的乳酸盐能够穿过上皮屏障进入肠腔,也就是说活动后血液中积攒的乳酸能够运输到肠道,肠道中的微生物就能够分化乳酸了。
活动员肠道微生物群可以促进活动后的乳酸代谢(图片起原:参考资料1)
乳酸可导致酸痛,那么分化乳酸就能提拔活动能力吗?是去除乳酸起的感化,照样乳酸的分化产品丙酸也有这个感化呢?要不要试试丙酸是不是也有这个感化呢?随后,研究人员在小鼠直肠内直接滴注丙酸盐,究竟发现,仅仅这个乳酸的代谢产品就足以重现用Veillonella菌灌胃视察到的增加跑步能力的究竟。这就表明,肠道Veillonella atypica细菌经由将活动诱导的乳酸代谢转化为丙酸盐来改善活动时间,提拔活动示意。
肠道菌群与活动互相感化模型(图片起原:参考资料1)
活动能够改善肠道菌群构成
不只肠道菌群可以影响活动能力,活动也能够影响肠道菌群!
2018年,芬兰科学院的研究员发现,耐力活动练习改变了肠道菌群的构成。经由六周的练习后,活动者肠道内的有害微生物削减,促进新陈代谢相关的有益微生物(Akkermansia)增加。
此外,美国伊利诺伊大学的两项研究发现,活动者与久坐者比拟,前者的肠道菌群情况更有利于健康。研究小组招募了一些习惯久坐的成年人,在研究起头时对他们的肠道菌群进行采样,然后实施活动规划。时代,每周3次进行监测心率的活动,每次30-60分钟,持续6周。在活动规划竣事时再次对介入者的肠道菌群进行采样,然后,恢复到久坐生活模式6周后再次采样。
(图片起原:veer图库)
究竟发现,活动时代与久坐时代比拟,介入者粪便中的短链脂肪酸,稀奇是丁酸浓度显着升高,当介入者恢复到久坐的生活体式后,这些短链脂肪酸水平再次下降。此外,肠道中发生丁酸的微生物比例也更高。丁酸是肠道内微生物酵解发生的短链脂肪酸的一种,能够促进肠细胞连结健康,削减炎症,并能够为肠道供应能量。值得注重的是,这些转变对瘦人最为显着,对胖人转变相对暖和。
在整个研究过程中,介入者都连结正常饮食,仅仅改变了活动。这就证实了不依靠于饮食或其他身分,零丁依靠活动就能够改善肠道菌群。
还有什么是人体里的微生物不克干的?
有关人体微生物与疾病和健康的研究是近几年的热点。
人体微生物(图片起原:http://meeting.bioon.com/2017microbiome/news-detail/2f3c946269e271e5)
在2003年之前,人们只是对肠道细菌有所研究。直到2003年,科学家首次报道了对人类粪便中非培育的病毒群落的宏基因组学剖析,发现了病毒、真菌和古生菌等都是我们肠道菌群的主要成员,对人类健康有潜在影响。时隔一年,2004年,两项研究揭示了菌群对粘膜免疫的调控,揭示了免疫系统若何感知肠道菌群,以及正常前提下细菌是若何调节免疫系统发育的。这些发现为对微生物的免疫应答打开了一个新视角——不是作为宿主防御,而是一种共生的生理过程。
2005年和2006年,人们发现饮食转变改变了却肠菌群的降解活性:肠道菌群组内含有成千上万的基因,它们介入分化食物,从中获取能量,对人体代谢发生影响。在2006年,人们第一次发现肠道微生物的神奇之处,经由菌群移植转移居然能够改变宿主的表型。研究人员发现,经由粪菌移植能够在小鼠身上复现人类表型。这项首次使用胖人和瘦人粪便的研究,为研究菌群与人类表型之间的机制关联摊平了道路。2010年,研究发现抗生素会对菌群构成和宿主健康造成不良影响,抗生素不光会对引起传染的细菌起感化,还会影响原住菌群。如健康个别使用环丙沙星,会影响其粪便样本中大约三分之一细菌类群的品貌。
更神奇的是,2012年,人类发现了菌群-肠道-大脑轴的存在,一些实验发现,缺乏菌群影响了小鼠的行为、脑基因表达及神经系统的发育。而近期一些人体研究正在揭示菌群与人神经系统之间的潜在关系。比来,我们又有新发现,人的肠道菌群影响会对癌症治疗发生应答,影响癌症治疗的结果。2018的研究证实肠道菌群构成影响了黑色素瘤患者、晚期肺癌患者及晚期肾癌患者对免疫搜检点按捺剂治疗的应答及肿瘤掌握。
2007年, 人体微生物组规划(Human Microbiome Project,HMP)被提出,这一项目不只是2003年完成的人类基因组规划的延伸,它也是第一个真正意义上的人体微生物组规划,全球另外国度和组织也陆续开展了各类微生物组研究规划。
(图片起原:http://www.medicalautomation.org/wp-content/uploads/2012/08/Human-Microbiome-project-August-28-2012.png)
HMP方针是以没有显着疾病的健康人群为对象,检测肠道,皮肤和女性生殖道等微生物群落构成,描画人体存在的配合微生物和分歧部位的微生物全景图。此外,HMP还制订了支撑可反复的全身微生物组采样、数据生成的实验方案、微生物组和风行病学剖析的较量方式等,并获得了大量数据。HMP为我们发现和懂得人体内的微生物群体奠基了根蒂,同时也提出了一个问题:微生物在健康与疾病中饰演了什么脚色?iHMP回覆了此问题。
2019年5月30日,在《天然》封面发布了人类微生物组整合规划(Integrative Human Microbiome Project,iHMP)的研究功效。作为HMP的第二阶段,该规划包罗了微生物组与早产、微生物组与炎症性肠病、微生物组与前驱糖尿病三个部门,即三种与微生物组关系性最为慎密的生理或病理状况。经由对这三种疾病与人体微生物的研究进一步回覆了微生物与人体健康和疾病的关系:早产,炎症性肠病和糖尿病都与特定的微生物构成有关,微生物的杂乱或者影响了人的健康,引起上述疾病的发生。
2019年5月30日《天然》封面聚焦人类微生物组整合规划(iHMP)
结语
今朝,我们已经知道,肠道菌群组对我们健康的多个方面具有伟大的影响,好多身分也都对肠道菌群组的组成发生影响。若是未来有更多的研究报道出来,请不要诧异。
人体微生物就是我们人体的一个器官,与身体的另外器官亲切关联是理所当然的,任何身体上的疾病或健康都与人体微生物有关也就无独有偶了。我们也等候有更多的研究显现,配合揭示人体微生物的奇妙。
作者单元单子:中国科学院微生物研究所
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肠菌与健康 microbiota & health
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