長壽文章

微生物組重塑可改善膽固醇並減少動脈粥狀硬化

重塑腸道微生物組可提高小鼠的膽固醇水平並減少動脈粥狀硬化
  • 科學家創造了一組稱為勝肽的分子,可以減緩小鼠腸道中「壞」細菌的生長,提高膽固醇水平,並減少動脈粥狀硬化(動脈斑塊積聚)。

  • 這些勝肽透過提供小分子來殺死或減緩有害腸道細菌的生長,而不影響有益腸道細菌。

  • 在患有動脈粥狀硬化的小鼠中,使用這些勝肽治療可將膽固醇降低 36%,並將動脈粥狀硬化斑塊的面積減少 40%。 

本文發表在史克里普斯研究新聞: 

斯克里普斯研究中心的科學家已經開發出可以將腸道細菌群重塑為更健康狀態的分子,他們透過小鼠實驗表明,這可以降低膽固醇水平,並強烈抑制動脈粥樣硬化的增厚狀況。

科學家在報告中報告了他們的發現 自然生物技術, 他們創造了一組稱為勝肽的分子,可以減緩不良腸道細菌的生長。

在因高脂飲食而患有高膽固醇和動脈粥樣硬化的小鼠中,這些勝肽有益地改變了腸道微生物組中的物種平衡,腸道微生物組是指生活在消化系統內的數萬億細菌。 這種轉變降低了膽固醇水平,並顯著減緩了動脈中脂肪沉積的形成——這是動脈粥狀硬化的標誌症狀。

動脈粥狀硬化是導致心臟病和中風的疾病,這是人類死亡的兩個主要原因。

「令我們驚訝的是,簡單地重塑腸道微生物組就能產生如此廣泛的影響,」該研究的共同高級作者、斯克里普斯研究中心化學系教授 Reza Ghadiri 博士說。

腸道微生物塑造我們的健康

腸道微生物組包括數百種細菌,很久以前就作為基本共生關係的一部分而進化:細菌獲得了生存的地方和充足的食物,作為回報,它們幫助動物宿主,主要是幫助它們消化食物。

在過去的二十年中,這些共生細菌已成為全世界深入研究的焦點,因為科學家發現這些微生物(部分是透過產生稱為代謝物的分子)不僅有助於消化食物,而且在新陳代謝中發揮作用、免疫等重要功能。

科學家也了解到,這種共生關係可能會對細菌的人類宿主帶來負面影響。 當人們過度使用抗生素或食用富含碳水化合物、脂肪和糖的「西方」飲食時,腸道微生物組可能會發生改變,從而促進疾病。

事實上,現在看來,西方飲食導致的肥胖、糖尿病、高血壓和動脈粥狀硬化風險增加的部分原因是微生物組的不利變化。

這種認知促使研究人員尋找重塑微生物組的方法,目標是扭轉這些不利變化以恢復健康。 加迪里和他的團隊一直在研究一種方法,該方法涉及提供小分子來殺死或減緩壞腸道細菌的生長,而不影響好腸道細菌。

「我們的方法,使用稱為環肽的小分子,受到大自然的啟發,」共同高級作者、斯克里普斯研究中心化學系助理教授盧克·萊曼博士說。 “我們的細胞自然地使用包括抗菌肽在內的多種分子來調節我們的腸道微生物群。”

辨識微生物組重塑者的篩選系統

在實驗之前,團隊已經收集了一小部分使用化學技術製成的環肽。 在這項研究中,他們建立了一個篩選系統,以確定這些勝肽中的任何一種是否可以透過抑制不良腸道細菌種類來有益地重塑哺乳動物腸道微生物組。

他們使用遺傳上對高膽固醇敏感的小鼠,給這些動物餵食西式飲食,這種飲食會迅速而可靠地產生高血液膽固醇和動脈粥樣硬化,以及腸道微生物組的不利變化。

然後研究人員對動物的腸道內容物進行了採樣,並對每個樣本應用了不同的環肽。 一天后,他們對樣本中的細菌 DNA 進行了測序,以確定哪些勝肽使腸道細菌組轉向所需方向。

科學家很快就發現了兩種勝肽,它們可以顯著減緩不良腸道細菌的生長,使物種平衡更接近餵養更健康飲食的小鼠所看到的情況。

使用這些勝肽來治療吃高脂肪西方飲食的易患動脈粥樣硬化的小鼠,他們發現與未治療的小鼠相比,動物血液中的膽固醇水平顯著降低——治療兩週後大約降低了36%。

他們還發現,10 週後,與未經治療的小鼠相比,經過治療的小鼠動脈中的動脈粥狀硬化斑塊面積減少了約 40%。

「這些效果確實非常顯著,」加迪里說。

研究中使用的環肽顯然與某些細菌細胞的外膜相互作用,從而減緩或阻止細胞生長。 加迪里和他的團隊多年來一直在研究這些勝肽,並收集了數十種對哺乳動物細胞沒有毒性的勝肽。

這些分子也可以經由腸道而不進入血液。 在這項研究中,這些勝肽透過飲用水輸送給小鼠,並且沒有任何不良副作用。

受到原理驗證演示的鼓舞,研究人員現在正在模擬糖尿病的小鼠中測試他們的勝肽,糖尿病是另一種與不健康微生物組相關的常見疾病。

這項研究發表於 自然生物科技 2020 年 6 月。 



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