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节食让肠道菌群发生变化进而影响寿命

时间:2013-07-21 14:45:20  来源:  作者:

最近,《自然通讯》发表了上海交通大学赵立平团队与中科院营养科学研究所刘勇团队、国家人类基因组南方中心赵国屏团队等单位的合作成果《终身节食对小鼠肠道菌群结构的影响》。赵立平团队让小鼠终身节食,并分析了它们的菌群结构随着年龄的变化。该成果表明,节食可以增加与小鼠寿命呈正相关的细菌的量。这一发现提示,节食也许是通过造成一个更健康的菌群来促进宿主健康、延长寿命的。赵立平教授称,这对于在人群中开展节食的膳食干预提供了很好借鉴。

  节食让肠道菌群发生变化进而影响寿命

  科研团队在小鼠模型全生命周期的实验中,给小鼠分别饲喂低脂和高脂饲料,而每种饲料背景又分为自由取食、30%节食(七成饱)和自由采食加自愿运动三组。

  实验表明,小鼠的肠道菌群与年龄相关,所有动物老年时期的肠道菌群都与中年时期发生了巨大变化。而在中年时期,小鼠的肠道菌群则主要受到饮食影响。其中低脂节食组动物的肠道菌群与其他动物有着显著不同,而高脂节食动物的菌群相对高脂自由取食组也发生了一定变化。运动对肠道菌群的影响则并不显著。而从动物生理指标看,寿命最长且在中年时期代谢指标(体重、体脂、血脂、糖耐受等)最为健康的动物是低脂节食组,其寿命中位数比低脂自由取食组增加了20%,而其最高寿命比健康状况最差、寿命最短的高脂自由取食组动物增加了50%。而减少高脂饲料的摄入(高脂节食组),则能够使小鼠寿命显著增加,达到与低脂自由取食和低脂运动组动物寿命相近的效果,并且这三组动物代谢指标也较为类似。运动只在高脂饲料背景下有延长寿命的作用,而在低脂饲料动物中没有显著影响。实验结果说明,高脂饮食引起的肥胖及相关的代谢性疾病与衰老和寿命缩短有很大关系,而节食对于肠道菌群的调节能够改善代谢指标,这是节食延长寿命的作用途径之一。

  不仅如此,赵立平团队还通过相关分析,在两种不同的饮食背景下找出了与寿命呈正相关和负相关的肠道菌群的特定类群。在与寿命正相关的细菌类群中,有很多是已经证实的有益菌,比如在低脂饲料中与寿命正相关的乳酸杆菌就被报道具有抗病菌定植、保护肠屏障及抗炎等作用。而与寿命负相关的细菌类群中,则有许多可能与疾病发生相关的潜在病原菌。无论是低脂还是高脂饮食,节食都能够显著增加与寿命正相关的细菌类群,减少与寿命负相关的细菌类群。在以前的研究中表明,肠道菌群产生的内毒素进入宿主循环系统后,能够引起慢性、低水平、系统性炎症,从而导致胰岛素抵抗和肥胖等代谢性疾病的发生。在这个研究中,小鼠血清中脂多糖结合蛋白(LBP)的含量被测定,发现在两种饮食中,节食都能够降低LBP的水平。LBP能够与内毒素(LPS)结合,并被免疫细胞表面的受体识别,进而引发免疫反应,不仅如此,LBP还能够与除内毒素之外其他的细菌产生的抗原结合,因此LBP 的水平反映了肠道菌群产生的进入宿主循环系统的抗原量。因此,节食增加与寿命正相关的细菌,而减少与寿命负相关的细菌,能够减少进入血液的肠道菌群产生的抗原量,从而改善了与肥胖等代谢性疾病密切相关的炎症反应,这很可能是节食延长寿命、延缓衰老作用机制的重要环节。

  节食干预对人类健康有益

  据介绍,1935年,McCay等人首次报道节食能够延长小鼠寿命。此后70多年来,节食在多种动物模型中——包括酵母、线虫、斑马鱼、蜘蛛、小鼠、大鼠、狗、猴子和猩猩等——被证明能够有效延缓衰老和延长寿命。虽然很难在人群中开展全生命周期的节食实验,但是以人为对象的短期实验同样证明,不造成营养不良的节食干预对健康有益。关于节食的作用机理,科学家已经进行了大量研究,提出了各种假说、找出了一些相关的基因及调控通路,但是仍然还有许多未知环节需要继续深入研究。

  人是一个超级生物体,在人体肠道中共生着数量庞大、结构复杂且功能多样的微生物群落,这个微生物系统能够参与宿主营养、代谢和免疫调控。食物经过宿主本身的消化和吸收后,不能被宿主利用的部分则成为肠道菌群的“培养基”,因而食物的种类组成和数量,能够显著影响肠道菌群的结构和功能。近期大量研究表明,被不当饮食破坏的肠道菌群在肥胖及相关代谢性疾病(如糖尿病、非酒精性脂肪肝和心血管病等)的发生发展中有着不可替代的作用。因此节食作为一种膳食干预手段,肠道菌群很可能是起作用靶点之一,而节食对肠道菌群的影响则可能与宿主健康及寿命有关。

  赵立平教授介绍,俗语常说“饭吃七分饱”,这是中医传统的养生法则,从现代科学的角度看,是十分正确的。虽然上述研究的对象是小鼠,但对于在人群中开展节食的膳食干预提供了很好借鉴。当今社会老龄化越来越严重,与衰老相关的代谢性疾病严重影响中老年人的生活质量,成为社会经济的严重负担。在人群中开展以肠道菌群为靶点的膳食干预,对于预防和缓解代谢性疾病的发生发展,减少老年性疾病将产生显著的社会效益。

  对赵立平教授团队的这一科研成果,《自然》新闻办公室发布了新闻通稿,指出,通过减少食物摄入量限制热量的摄入已知可以在很多动物模型里延长寿命。肠道菌群在宿主健康和疾病中的作用得到越来越多的关注,肠道菌群的组成在很大程度上受到膳食的影响。赵立平等人让小鼠终身节食,并分析了它们的菌群结构随着年龄的变化。这个研究团队报道说,有些特定的细菌种类,例如乳酸杆菌属的细菌与寿命呈正相关,可以被节食显著富集起来,而节食减少了与寿命呈负相关的细菌的数量。在菌群发生这些变化的同时,血液中的内毒素结合蛋白-一种炎症的指标-也显著下降,提示我们节食的健康效应之一可能是减少了来自肠道菌群的抗原引起的炎症。

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