夏日的陽(yáng)光穿過(guò)松樹(shù)，穿過(guò)森林的地板，熊正在那里吃藍(lán)莓。她每天可以輕松達(dá)到50公斤。她正在吃，好像她的生命依賴于它。確實(shí)如此。冬天即將來(lái)到瑞典，這只棕熊需要開(kāi)發(fā)能夠持續(xù)整整六個(gè)月的肥胖商店。

肥胖是棕熊生活中必不可少的一部分。在人類中，模仿熊的肥胖幾乎可以保證胰島素抵抗和2型糖尿病。然而，熊正在做得很好。她的腸道是我們現(xiàn)在所知道的微生物群落的家園，從夏天到冬天都在變化。

在夏季，微生物群有利于脂肪堆積，而在冬季，它有利于脂肪燃燒，這將是熊在漫長(zhǎng)的寒冷月份中唯一的能量來(lái)源。

確定細(xì)菌的這種轉(zhuǎn)變是由丹麥哥本哈根大學(xué)和瑞典哥德堡大學(xué)的FrederikBäckhed領(lǐng)導(dǎo)的斯堪的納維亞棕熊研究項(xiàng)目的工作。結(jié)果發(fā)表在Cell Reports上。

尋找熊糞便

當(dāng)敏捷的小型直升機(jī)降落在其目標(biāo)上時(shí)，樹(shù)梢從轉(zhuǎn)子風(fēng)中搖擺。熊抬起頭，它的小眼睛幾乎隱藏在所有的皮毛中。然后它就會(huì)破產(chǎn)。幾分鐘之內(nèi)，飛鏢槍的射擊讓熊入睡。在藍(lán)莓中，獸醫(yī)們沖進(jìn)來(lái)檢查熊是否被麻醉，他們開(kāi)始準(zhǔn)備取樣。

在幾百米之外，另一群科學(xué)家急切地等待著他們最后的“好”?，F(xiàn)在精心計(jì)劃的時(shí)間開(kāi)始了。它們以毛茸茸的野獸周?chē)念A(yù)定順序跪下，每個(gè)樣本在幾分鐘內(nèi)被采集，處理和冷凍。這些樣本有望提供有關(guān)熊如何吃得過(guò)飽，變得肥胖，然后在六個(gè)月睡眠后醒來(lái)沒(méi)有生理問(wèn)題的見(jiàn)解。

今年，睡熊的后方地區(qū)有很多活動(dòng)。尋找腸道微生物群的樣本。換句話說(shuō)，熊糞便。而在另一端，獸醫(yī)從動(dòng)物頸部的大靜脈抽血。

一小時(shí)之內(nèi)，他們就完成了?？茖W(xué)家撤退了，其中一個(gè)獸醫(yī)給了熊解毒劑，所以它可以回到吃藍(lán)莓。

這只熊是斯堪的納維亞棕熊研究項(xiàng)目的一部分，每年，科學(xué)家們?yōu)橐蝗耗贻p的野熊配備一個(gè)GPS項(xiàng)圈，并讓他們?cè)谙募竞投静杉瘶颖尽?/p>

肥熊是健康的熊

來(lái)自熊的樣品在冬季表現(xiàn)出不太多樣化的微生物群，一組特定的細(xì)菌增加。血液工作也顯示出各種形式的脂肪酸和膽固醇的增加，這是有道理的，因?yàn)樾苄枰谡麄€(gè)冬季的脂肪絕緣中存活。

我們從人類身上知道，我們的腸道生物群隨飲食而變化。我們也知道健康人的成分與肥胖人或2型糖尿病患者的成分不同。

為了準(zhǔn)確了解變化的細(xì)菌菌群在夏季到冬季的熊的生存中起什么作用，科學(xué)家們將熊細(xì)菌喂養(yǎng)到不育的老鼠身上。

這些小鼠不含有自身的固有細(xì)菌。它們是一種昂貴的工具，因?yàn)樗鼈兪窃诿荛]室中完全無(wú)菌的環(huán)境中飼養(yǎng)的，并且由剖腹產(chǎn)而不是自然分娩產(chǎn)生。但它是值得的，因?yàn)樗鼈兪浅錾目刂啤?/p>

喂食夏季細(xì)菌的小鼠比喂養(yǎng)冬季細(xì)菌的老鼠更加圓潤(rùn)，但差異并不是特別顯著。更有趣的是，喂食夏季細(xì)菌的小鼠沒(méi)有發(fā)現(xiàn)胰島素抵抗的跡象。這證實(shí)了先前的研究表明，在夏季，熊沒(méi)有表現(xiàn)出代謝不匹配的跡象。

所以熊的夏季細(xì)菌，似乎允許熊和實(shí)驗(yàn)室老鼠積累脂肪，沒(méi)有負(fù)面的副作用。

在人類中，肥胖通常會(huì)導(dǎo)致胰島素抵抗。但是，盡管從主要由藍(lán)莓和偶爾的蟻丘組成的飲食中攝入了大量的糖，但熊應(yīng)對(duì)得很好。糖被帶入細(xì)胞，在那里它像往常一樣轉(zhuǎn)化為能量和脂肪。無(wú)論熊變得多胖，這種情況都會(huì)持續(xù)下去。

在人類中，肥胖增加了身體不再對(duì)胰島素有效反應(yīng)的可能性。糖停留在血液中，導(dǎo)致2型糖尿病和其他影響，如血壓升高，膽固醇升高和心血管疾病。

但由于它的腸道細(xì)菌，棕熊應(yīng)對(duì)肥胖，似乎是一個(gè)健康的個(gè)體?？茖W(xué)家們現(xiàn)在希望更多地了解這種應(yīng)對(duì)機(jī)制。

確定影響胰島素敏感性的微生物菌株

人類的新研究已經(jīng)確定了一種與胰島素抵抗相關(guān)的特定細(xì)菌菌株。Bäckhed是該研究的共同作者，發(fā)表在PLOS ONE科學(xué)期刊上。

在其他地方，研究表明，來(lái)自一組腸道細(xì)菌的毒素在腸道周?chē)窘M織的慢性低度炎癥的發(fā)展中起作用。低度炎癥在肥胖癥患者中普遍存在，并且可導(dǎo)致胰島素抵抗的發(fā)展。

除非早期診斷和治療胰島素抵抗，否則它可能導(dǎo)致許多其他與肥胖相關(guān)的疾病，如2型糖尿病。

Bäckhed的PLOS ONE研究提供了第一個(gè)確鑿的證據(jù)，證明特定的細(xì)菌菌株Ralstonia pickettii是導(dǎo)致低度炎癥的根本原因：

DNA痕跡顯示R. pickettii穿過(guò)腸道內(nèi)皮屏障 - 通常含有腸道菌群的一個(gè)細(xì)胞層 - 并且存在于健康肥胖人群(即未診斷為2型糖尿病的人)的腸道周?chē)膬?nèi)臟脂肪中。

與非肥胖的非糖尿病患者相比，被診斷患有2型糖尿病的肥胖人群糞便樣本中的R. pickettii DNA增加了30%。

已經(jīng)發(fā)展出胰島素抵抗但其他方面健康的人也會(huì)增加30%的R. pickettii DNA。

小鼠確認(rèn)微生物的影響

為了測(cè)試R. pickettii是否是慢性低度炎癥的直接原因，研究作者設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)室小鼠的實(shí)驗(yàn)，這些實(shí)驗(yàn)室小鼠已經(jīng)喂食脂肪食物八周。

然后，在接下來(lái)的四周內(nèi)，將小鼠分成三個(gè)不同的組：一組喂食每日劑量的活R. pickettii。第二組每天治療死亡的R. pickettii。最后，第三組通過(guò)管飼管進(jìn)行無(wú)菌對(duì)照飼料，該管是通過(guò)口腔一直插入胃中的小管。灌胃喂養(yǎng)是一種確保向所有動(dòng)物喂食相同量的方法。

用活細(xì)菌或死細(xì)菌喂養(yǎng)的小鼠努力調(diào)節(jié)其血糖水平。然而，只有喂食活細(xì)菌的小鼠的血液中的內(nèi)毒素和其器官周?chē)膬?nèi)臟脂肪中的R. pickettii DNA增加。

這表明在內(nèi)臟脂肪中存在R. pickettii，血液內(nèi)毒素升高和血糖調(diào)節(jié)不良之間存在直接聯(lián)系。同時(shí)，僅喂食死細(xì)菌的小鼠變得既脂肪又對(duì)胰島素有抵抗力。

該研究推測(cè)，這可能是由于對(duì)腸道內(nèi)的R. pickettii毒素的腸道免疫反應(yīng)，這會(huì)產(chǎn)生炎癥狀態(tài)。

但為了讓細(xì)菌弄得一團(tuán)糟，你必須要胖嗎?似乎是這樣，因?yàn)槭菪∈?在預(yù)審期間的八周內(nèi)沒(méi)有吃過(guò)脂肪飲食)沒(méi)有表現(xiàn)出相同的趨勢(shì)。這些瘦小鼠被給予相同的三種細(xì)菌劑量(活細(xì)菌，死細(xì)菌和對(duì)照管飼飼料)，并且完全不受影響。無(wú)論他們接種哪種細(xì)菌，瘦小鼠都不會(huì)產(chǎn)生胰島素抵抗。

這表明脂肪飲食是R. pickettii在胰島素抵抗發(fā)展中的作用的先決條件。至少在老鼠身上。

就像人類一樣，喂食脂肪飲食的小鼠已經(jīng)患上了“前驅(qū)糖尿病” - 這是實(shí)際糖尿病的前兆。

因此，患有糖尿病的風(fēng)險(xiǎn)可以追溯到特定的細(xì)菌菌株“字面上”。這是研究的新焦點(diǎn)。接下來(lái)將是更多關(guān)于人類使用放射性標(biāo)記細(xì)菌的研究，以了解R. pickettii如何設(shè)法穿過(guò)腸道上皮屏障并移動(dòng)到我們認(rèn)為不能進(jìn)入我們的脂肪的地方。

了解腸道細(xì)菌在胰島素抵抗的發(fā)展中起什么作用，甚至可以讓我們?cè)O(shè)計(jì)微生物雞尾酒，以在2型糖尿病發(fā)展之前恢復(fù)胰島素的效率。

熊應(yīng)對(duì)極端 - 我們可以向他們學(xué)習(xí)

冬眠的哺乳動(dòng)物在夏季吃了大量的食物，并在此過(guò)程中變得非常超重。然而，與人類不同，它們不會(huì)對(duì)健康造成任何負(fù)面影響。

這使得熊特別“有助于提出一些有趣的假設(shè)，”Bäckhed說(shuō)。

熊和其他冬眠者在極端情況下茁壯成長(zhǎng)：他們癡迷地吃，并建立令人印象深刻的脂肪層。然而他們的身體應(yīng)對(duì)得很好。

在冬眠者身上，生理機(jī)制可能會(huì)讓他們?cè)诔惺苋绱舜蟮捏w重的同時(shí)調(diào)節(jié)血糖。通過(guò)研究注射了熊細(xì)菌的無(wú)熊和無(wú)菌小鼠，科學(xué)家將能夠解釋當(dāng)脂肪消耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)能量需求時(shí)體內(nèi)發(fā)生的情況。

但是，Bäckhed在這個(gè)階段仍然保持謹(jǐn)慎。他說(shuō)：“研究結(jié)果對(duì)人類的轉(zhuǎn)移還有待觀察。”

冬眠的技術(shù)訣竅

Bäckhed及其同事希望更多地了解熊的自然健康肥胖。

當(dāng)他們完成他們的熊研究時(shí)，他們還不知道Ralstonia pickettii在低度炎癥中的作用，因此他們沒(méi)有尋找這種特殊的菌株。

目前，他們?nèi)匀徊恢繰. pickettii或其他影響R. pickettii效應(yīng)的細(xì)菌是否在健康的肥胖熊中發(fā)揮作用。所以這是未來(lái)幾年值得關(guān)注的一個(gè)。

以這種方式理解冬眠者，可以提供身體可以做什么的新見(jiàn)解。將此與我們從人類和實(shí)驗(yàn)動(dòng)物身上所了解的東西相結(jié)合，有朝一日可能會(huì)出現(xiàn)新的治療方法來(lái)解決肥胖問(wèn)題。

顯然，在人類中。冬眠者做得很好。