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益生菌可有效改善高脂饮食造成的肥胖

德克萨斯大学奥斯汀分校的工程师成功完成了第一项使用人体器官芯片技术研究疾病发生机制的研究。

益生菌这个词也许你并不陌生。作为一类对宿主健康产生有益作用的活性微生物,目前市售的很多酸奶、饮料和婴儿配方奶中会添加益生菌;临床上,益生菌药物也被广泛用于治疗肠道菌群失调引起的腹泻、便秘和消化不良等症状。

科克雷尔工程学院的研究人员能够揭示人体的一部分 - 消化系统 - 许多问题仍未得到解决。研究小组利用他们的肠道炎症微生理系统证实肠道屏障破坏是肠道炎症的起始发起者。

日前,以上海交通大学系统生物医学研究院申剑博士为通讯作者、王京晶为第一作者的文章《益生菌在改善食用高脂饮食小鼠的代谢综合征过程中对肠道菌群的调节作用》发表在国际微生物生态学会会刊《ISME Journal》上。这项工作是系统生物医学研究院赵立平教授团队与法国达能研究中心、美国Tufts大学的合作研究成果。

该研究还包括对使用益生菌的常规智慧产生怀疑的证据 - 常规细菌被认为对肠道健康有益并且在补充剂和酸奶等食物中发现。根据研究结果,益生菌的益处取决于一个肠上皮的活力,或肠道屏障,一个精致的单细胞层,保护身体其他部分免受人体肠道中发现的其他潜在有害细菌。

研究人员给3组食用高脂饲料的小鼠分别灌胃一株副干酪乳杆菌、一株鼠李糖乳杆菌和一株动物双歧杆菌,发现这些益生菌在改善高脂饮食诱导的代谢综合征的各种症状的同时,也调节了这些小鼠的肠道菌群结构,降低了与疾病指标呈正相关的细菌的量,升高了与疾病指标负相关的细菌的数量,表明益生菌可能是通过调节菌群结构来改善高脂饮食诱导的代谢综合征。

通过使定制肠道的特定条件成为可能,我们可以为疾病建立原始催化剂或起始发起者,负责该研究的生物医学工程系助理教授Hyun Jung Kim说。如果我们能确定根本原因,我们就可以更准确地确定最合适的治疗方法。

前人的研究虽然已经找出了益生菌改变代谢综合征小鼠的肠道细菌种类,但仍然不清楚其中哪些细菌可能介导了益生菌对代谢综合征的改善作用。这项研究利用相关分析,鉴定出与疾病指标呈正相关和负相关的特定的肠道细菌。与疾病指标负相关的15种细菌类群中,很多是能够产生短链脂肪酸、保护肠屏障或抗炎的有益菌,其中13种被益生菌提高。在与疾病指标正相关的34种细菌类群中,很多是机会致病菌或者具有促炎作用的潜在有害菌,其中26种被益生菌降低。这些关键功能细菌的改变可能介导了益生菌对宿主健康的有益作用。

研究结果发表在本周的美国国家科学院院刊上。

该研究还发现,三株益生菌对代谢综合征不同症状的改善效果具有菌株特异性,即,两株乳杆菌益生菌特异性地提高了肠道中乙酸的含量,而一株双歧杆菌特异性地降低了肠道菌群产生的进入宿主循环系统的抗原量、以及肝脏和脂肪组织炎症因子TNF-的表达。相应的,益生菌影响疾病指标的特异性也反映在它们对肠道关键功能细菌的改变上,如,两株乳杆菌提高了动物肠道中更多的乙酸产生菌,而动物双歧杆菌菌株特异性提高了肠道中可以加强肠屏障功能和抗炎的双歧杆菌属。

到目前为止,片上器官是由活细胞排列的微芯片,用于模拟从心脏和肺到肾脏和骨髓的各种器官,仅在受控环境中作为器官功能的精确模型。这是第一次开发出一种病变的芯片上器官并用于显示疾病如何在人体内发展

  • 在这种情况下,研究人员检查了肠道炎症。

一旦肠道屏障受损,益生菌就会像任何其他通过受损的肠道屏障逃逸到人体内的细菌一样有害,生物医学工程博士Woojung Shin说。在研究中与Kim合作的候选人。当肠道屏障健康时,益生菌是有益的。然而,当它受到损害时,它们可能造成更多弊大于利。从本质上讲,良好的围栏可以成为好邻居。

Shin计划开发更多定制的人体肠道疾病模型,例如炎症性肠病或结肠直肠癌,以确定肠道微生物组如何控制炎症,癌症转移和癌症免疫疗法的功效。