在动物研究中,减少 "坏 "肠道细菌的分子可逆转动脉的狭窄程度

2020-11-03 486细菌

在动物研究中,减少 "坏 "肠道细菌的分子可逆转动脉的狭窄程度。Scripps Research的科学家们已经开发出了可以将肠道细菌数量重塑到更健康状态的分子,他们已经表明--通过在小鼠身上的实验--这可以降低胆固醇水平,并强烈抑制被称为动脉粥样硬化的动脉增厚状况。

在动物研究中,减少 "坏 "肠道细菌的分子可逆转动脉的狭窄程度

科学家们在《自然生物技术》上报告了他们的发现,他们创造了一组名为肽的分子,可以减缓不那么理想的肠道细菌种类的生长。在因高脂肪饮食而产生高胆固醇和动脉粥样硬化的小鼠中,肽有益地改变了肠道微生物组(指生活在消化系统内的数万亿细菌)的物种平衡。这种转变降低了胆固醇水平,大大减缓了动脉中脂肪沉积物的堆积--这些症状是动脉粥样硬化的标志。

动脉粥样硬化是导致心脏病发作和中风的病症,这是人类死亡的两个主要原因。

"简单地重塑肠道微生物组就能产生如此广泛的影响,这让我们感到惊讶,"研究联合主要作者、斯克里普斯研究中心化学系教授Reza Ghadiri博士说。

肠道微生物塑造了我们的健康

肠道微生物组包括数百种细菌,很早以前就作为基本共生关系的一部分而进化。细菌得到了一个生活的地方和大量的食物 作为回报,它们帮助它们的动物宿主,主要是帮助它们消化食物。

在过去的20年里,这些共生细菌已经成为全世界激烈研究的焦点,因为科学家们发现,这些微生物 -- -- 部分是通过它们产生被称为代谢物的分子 -- -- 不仅帮助消化食物,而且在新陈代谢、免疫力和其他重要功能中发挥作用。

科学家们还了解到,这种共生关系对细菌的人类宿主来说可能有一个不利的一面。当人们过度使用抗生素或摄入富含碳水化合物、脂肪和糖的 "西方 "饮食时,肠道微生物组会发生改变,从而促进疾病的发生。

事实上,现在看来,西方饮食所赋予的肥胖、糖尿病、高血压和动脉粥样硬化的风险增加,部分是由于微生物组的不良变化。

这种认识促使研究人员寻找重塑微生物组的方法,目的是将这些不利的变化回落,以恢复健康。Ghadiri和他的团队一直在研究一种方法,包括输送小分子来杀死或减缓坏肠道细菌的生长,而不影响好肠道细菌。

"我们的方法,使用称为环肽的小分子,是受到大自然的启发,"共同主笔Luke Leman博士说,他是斯克里普斯研究中心化学系的助理教授。"我们的细胞自然地使用包括抗菌肽在内的各种分子集合来调节我们的肠道微生物种群。"

识别微生物组改造者的筛选系统

在实验之前,该团队已经收集了一小批利用化学技术制作的环状肽。为了这项研究,他们建立了一套筛选系统,以确定其中是否有任何一种肽可以通过抑制不良肠道细菌种类来有益地重塑哺乳动物的肠道微生物组。

他们使用对高胆固醇有遗传易感性的小鼠,给动物喂食西式饮食,这种饮食能迅速可靠地产生高血胆固醇和动脉硬化,以及肠道微生物组的不良转变。然后,研究人员对动物的肠道内容物进行采样,并在每个样本上应用不同的环肽。一天后,他们对样本中的细菌DNA进行了测序,以确定哪些肽使肠道细菌群向所需方向转变。

科学家们很快确定了两种肽,它们显著减缓了不良肠道细菌的生长,使物种平衡更接近于喂养更健康饮食的小鼠的情况。使用这些肽来治疗吃高脂肪西式饮食的易患动脉粥样硬化的小鼠,他们发现与未治疗的小鼠相比,动物血液中的胆固醇水平显著降低--治疗两周后降低了约36%。他们还发现,10周后,与未治疗的小鼠相比,治疗小鼠动脉中的动脉硬化斑块面积减少了约40%。

"这些效果真的很显著,"Ghadiri说。

研究中使用的环肽显然与某些细菌细胞的外膜相互作用,以减缓或停止细胞生长的方式。Ghadiri和他的团队多年来一直在研究这些肽,并将一组几十种显示对哺乳动物的细胞没有毒性的肽放在一起。这些分子也能通过肠道而不进入血液。在研究中,这些多肽以饮用水的形式传递给小鼠,并没有出现任何不良副作用。

在动物研究中,减少 "坏 "肠道细菌的分子可逆转动脉的狭窄程度,在原则性证明的鼓舞下,研究人员现在正在小鼠中测试他们的多肽,这些小鼠是糖尿病的模型,而糖尿病是另一种常见的疾病,与不健康的微生物组有关。

引用

Scripps Research Institute. "Molecules that reduce 'bad' gut bacteria reverse narrowing of arteries in animal study: Promoting a healthy gut microbiome may be a powerful strategy for lowering cholesterol and other heart attack risk factors." ScienceDaily. ScienceDaily, 15 June 2020. www.sciencedaily.com/releases/2020/06/200615140921.htm.

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