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国卫院找到减肥细菌,还可预防代谢疾病



国卫院找到减肥细菌,还可预防代谢疾病

减肥对很多人来说是场硬战、甚至是人生终极目标,但未来或许可以不用减得那幺辛苦了!国家卫生研究院(国卫院)免疫医学研究中心发现特定肠道菌能抑制肥胖,吃对菌减肥不再是难事,甚至可以预防代谢疾病。

国卫院发表最新研究结果,发现宿主调控肠道菌相(gut microbiota)平衡的新机制,并证明特定肠道菌相能有效增加宿主能量消耗而达到抑制饮食所引起肥胖的效果。此研究成果也证实遗传基因和饮食因素对肠道菌相的平衡皆有关键作用。

存在人体内外的微生物总数有人体细胞总数的数倍之多,称之为「人体微生物群系」(human microbiome),有别于以往认为细菌有害健康的刻版印象,近年许多研究发现,这些数量庞大的微生物,在维持人体健康上扮演重要角色,与人体形成一种共生关係。其中,肠道菌相的平衡,与人体肥胖代谢疾病、自体免疫疾病、癌症与精神及神经退化等疾病皆有密切关联,可视为人类维持健康重要的共生伙伴。

自 2012 年起,国卫院免疫医学研究中心即投入相关资源,利用基因剔除小鼠建立高脂饲料诱导肥胖的动物模式,研究宿主如何调控肠道菌相平衡,希望藉此找到利用调整肠道菌相来治疗或控制发炎性疾病与肥胖代谢疾病的方式。

这项实验由国卫院高承源助研究员团队,率其实验室阮振维博士、助理黄芝婷,与美国 Sarah Statt 博士、清华大学詹鸿霖教授及博士生蔡伊葶、国卫院细胞及系统医学研究所郭呈钦副研究员、群体健康科学研究所廖玉洁助研究员等研究人员合作组成的跨领域团队,于免疫医学研究中心特聘研究员谭泽华主任提供的基因剔除小鼠及相关资源支持下,历时 4 年研究而得的成果,并于近期发表于国际知名《自然》系列期刊:《自然微生物》(Nature Microbiology)。

基因定序开起抑制减肥的契机

近年研究发现,双特异性去磷酸酶 dusp6 基因剔除小鼠能抵抗高脂饲料造成的肥胖,然而其作用机制仍不清楚。高承源博士团队利用细菌 16S rRNA 基因次世代定序分析,发现 dusp6 基因剔除小鼠带有与野生型小鼠不同的独特肠道菌相。目前已知高脂饲料会造成肠道菌相失衡,进而引起慢性轻微发炎与肥胖,研究团队发现,dusp6 基因剔除小鼠却能在餵食高脂饲料的情况下,维持肠道菌相的恆定,抑制发炎反应,进而达到抑制肥胖的效果。团队将 dusp6 基因剔除小鼠的肠道菌相经由粪菌移植至野生型小鼠,发现不仅增加被移植鼠的能量消耗,也明显抑制高脂饲料造成的体重增加、脂肪生成与脂肪肝的症状。

为了解 dusp6 基因与肠道菌相的关係,研究团队利用 RNA 定序分析 dusp6 基因剔除小鼠的小肠转录体(transcriptome),发现 dusp6 基因缺失会加强细胞紧密度相关的紧密连接(tight-junction)蛋白的表达,显示 dusp6 基因在调控肠道代谢与通透性扮演重要角色。进一步功能性分析证实,dusp6 基因缺失会降低肠道上皮细胞的通透性,亦即增加其紧密度,藉此维持肠黏膜与肠道菌相之间的平衡,并避免细菌内毒素渗漏至血液循环而引起全身性慢性发炎。此外,dusp6 基因剔除能逆转被高油脂饲料扰乱的肠道基因群表达,降低高油脂饲料引致的 T 细胞发炎反应,透过稳定肠道免疫调节来维持有利于宿主代谢的菌相。

未来肥胖治疗有新解

综合团队研究成果,发现可透过调控 dusp6 基因来稳定有益于宿主代谢的肠道菌丛生态,此机制将可被应用于肥胖及相关代谢疾病的治疗或预防,目前已提出美国「暂时性」专利申请案。另外,研究人员已掌握培养出具有抑制肥胖效果的肠道菌相的关键方法,正进一步筛选菌株进行测试,预计在一至两年内可以完成效果验证。未来将利用此研究所建立的肠道菌相分析与培养平台,积极发展疾病导向的微生物群系治疗技术。

目前许多国家皆致力于人体微生物群系的研究与应用开发,美国白宫更于今年 5 月宣布启动「国家微生物群系计画」(National Microbiome Initiative),参与者包含政府部门、科研机构、国际企业药厂与投资基金,期举全国之力深入研究,发展其在健康医疗、粮食、营养等领域之应用。国卫院免疫医学研究中心此次突破性研究,希望能带动台湾相关领域投入资源,培养更多跨领域的人才,站上国际舞台,做出世界级的贡献。