母親的腸道菌群如何影響孩子肥胖?

2020-03-03 11:32:13

來源:學術經緯

近年來,關于腸道菌群的很多新研究讓我們注意到,肥胖以及糖尿病、高血壓、卒中等肥胖相關的問題,除了遺傳因素外,背后往往還有腸道菌群在發揮作用。而根據最近發表在頂尖學術期刊《科學》上的一篇論文,腸道菌群對肥胖的影響甚至可以追溯到“娘胎”。

日本的一支研究團隊通過小鼠實驗發現,母親懷孕時的腸道菌群對胎兒日后的健康發育有長遠的影響:當母親腸道細菌的某些代謝產物不足,小鼠出生后很容易一吃就胖,并發展出代謝紊亂;而孕期補充膳食纖維,可以幫助孩子預防代謝相關疾病。

在這項研究中,科學家們首先展示了一組實驗對比結果:兩組小鼠從一出生就待在相同的環境,吃相同的東西,但其中一組小鼠一吃高脂肪飲食就立刻體重飆升,隨著年齡增長還比同伴體脂高、血脂高,更容易有糖尿病風險。

這組小鼠的“易胖體質”,原來和它們媽媽的腸道菌群很有關系。當它們尚在娘胎時,研究人員把懷孕的母鼠放在無菌環境下飼養。結果,失去母親的腸道菌群,讓這些小鼠出生后難以抵擋高脂飲食帶來的肥胖。

▲相比無特殊病原體(SPF)母鼠的后代,無腸道菌群(GF)母鼠的后代更容易胖(圖片來源:參考資料[1])

▲相比無特殊病原體(SPF)母鼠的后代,無腸道菌群(GF)母鼠的后代更容易胖(圖片來源:參考資料[1])

根據科學家對腸道菌群的了解,它們的一項重要功能是幫我們降解一些無法消化的營養成分,比如膳食纖維。消化過程中,腸道細菌會生產出各種代謝物“回饋”我們,比如短鏈脂肪酸等。

研究人員檢查了懷孕母鼠及其胎兒,確實發現在缺少腸道菌群的情況下,懷孕母鼠的血漿中有些短鏈脂肪酸的含量明顯變少。不僅如此,有幾種短鏈脂肪酸也在胎兒血液中同步減少。

▲在無菌孕鼠及其胎兒的血液中,幾種短鏈脂肪酸(乙酸鹽、丙酸鹽和丁酸鹽)顯著低于腸道菌群正常的孕鼠及其胎兒(圖片來:參考資料[1])

▲在無菌孕鼠及其胎兒的血液中,幾種短鏈脂肪酸(乙酸鹽、丙酸鹽和丁酸鹽)顯著低于腸道菌群正常的孕鼠及其胎兒(圖片來:參考資料[1])

他們推斷,這些短鏈脂肪酸可能是影響胎兒的關鍵信號,由母親的腸道細菌產生后,通過母體血液轉移到胚胎中。

進一步分析發現,在胚胎中,感知這些短鏈脂肪酸信號的兩種細胞受體,GPR41和GPR43,在調節能量代謝的相關組織高度表達,比如胎兒正在發育的交感神經、腸道內分泌細胞和胰腺β細胞。因此短鏈脂肪酸信號可以為能量攝入/消耗的動態平衡打下基礎。

 ▲短鏈脂肪酸通過兩種受體影響胚胎發育(圖片來源:參考資料[2])

▲短鏈脂肪酸通過兩種受體影響胚胎發育(圖片來源:參考資料[2])

接下來,研究人員又做了一組對比,通過飲食干預,進一步證實了母親腸道菌群的重要性。

當生活在普通環境中的懷孕母鼠,飲食中膳食纖維含量特別低,生下的小鼠也容易出現代謝問題,與在無菌環境生下的孩子類似;如果在低纖維情況下給母鼠補充一些丙酸鹽,則可以起到補救作用。相反,高纖維飲食可以促進母親的腸道細菌產生丙酸鹽,生下的小鼠出生時體重偏高,但日后即便吃高脂肪食物,也不易發胖;而如果用抗生素殺死腸道細菌,膳食纖維的消化受限,結果孩子會有肥胖傾向。

這些結果綜合起來表明,娘胎中腸道菌群消化膳食纖維所產生的短鏈脂肪酸可以為孩子抵擋日后肥胖。

▲本研究示意圖(圖片來源:參考資料[1])

▲本研究示意圖(圖片來源:參考資料[1])

過去的一些研究證明,嬰兒出生時通過分娩方式接觸到的菌群,出生后通過喂養方式建立的腸道菌群,都對人的早期成長有很大影響。而從小鼠中得到的這些新發現說明,或許在更早階段,母親的腸道菌群就會塑造后代的健康狀態。因此,《科學》雜志對這項研究做的專文評述提出,為了減少代謝疾病,“現在迫切需要更好地理解,人類在懷孕期間為什么、如何、哪些情況下應該嘗試調節腸道菌群。”

此外,雖然動物實驗的結果暗示補充丙酸鹽可能是幫助后代預防代謝疾病的一條捷徑,但研究者提醒說,補充丙酸鹽對母親是否安全還需要評估。而補充膳食纖維是否也能在人類中有效增加短鏈脂肪酸并保護后代不發胖,同樣有待后續檢驗。不過高膳食纖維本身就符合現有的營養建議,不妨注意補充,包括在懷孕期間。


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