《科学》:肠菌掌控肠道吸油!科学家发现,肠道吸收脂肪的昼夜节-利津塔坡信息门户网

2019-10-17 01:50:37 阅读量:4976

近年来,肠道微生物已经成为奇异蛋糕的“常客”。他们每隔几天就会被拉出来讨论这件事。然而,奇异蛋糕没有必要。这是因为它们是如此强大,以至于它们在各个方面影响我们的健康。

是的,今天是肠道微生物的家园。这次,我们将讨论它如何影响昼夜节律,调节新陈代谢和肥胖。

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在今天的《科学》杂志上,德克萨斯大学西南医学中心的研究人员在他们的研究中发现,食物代谢和脂质吸收的昼夜节律实际上是由肠道微生物决定的。肠道微生物的不平衡或昼夜节律的中断也会影响新陈代谢。不仅如此,他们还揭示了表观遗传机制[1]。

一般来说,我们都认为肠道微生物对食物的新陈代谢应该遵循基因设定的昼夜节律,但这次情况正好相反。

基因表达的节奏与代谢过程是如何产生的?关键是染色质的组蛋白修饰[2,3]。研究者进行的小鼠实验表明,在普通小鼠的小肠上皮细胞中,两种组蛋白乙酰化标记物与小鼠表现出同步的昼夜节律。在无菌小鼠中,尽管这两种标记物的水平也有波动,但昼夜节律的振幅降低,峰值不像正常小鼠那样固定。

普通小鼠和无菌小鼠两种标记物的昼夜节律

在正常的昼夜节律中,与代谢过程相关的基因表达,如营养转运和脂质代谢,都在组蛋白乙酰化峰附近达到峰值,表达水平的波动和振荡也与昼夜节律一致。

因此,肠道微生物驱动小肠组蛋白乙酰化和昼夜节律的同时变化,并可能调节代谢过程。

接下来,研究人员探索了肠道微生物如何驱动组蛋白乙酰化的节奏。他们发现了一种叫做组蛋白去乙酰化酶3(hdac3)的蛋白质,没有这种蛋白质,老鼠即使吃高脂肪食物也不会增重。这表明hdac3可能是肠道微生物驱动组蛋白乙酰化节律的关键分子。

只要听听hdac3这个名字,你就能猜出它是如何工作的。是的,它能从组蛋白上剥离乙酰基。你为什么要剥下来?因为组蛋白就像细胞中的缠绕装置,dna缠绕在上面。在组蛋白中添加乙酰基或减少乙酰基可以调节dna缠绕的紧密度。dna缠绕过紧很难打开基因表达。

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在正常小鼠中,组蛋白乙酰化和去乙酰化全天有规律地循环,而这一规律在无菌小鼠中不太明显。

在抑制hdac3在小肠上皮细胞中的表达后,研究人员发现几种具有昼夜节律的营养转运蛋白基因的表达也受到抑制,包括转运酪氨酸、肌醇和核黄素的基因,并且这些成分在血清中浓度变化的节律不明显。

除了这些营养物质,与脂质代谢相关的基因也显示缺乏hdac3的小鼠昼夜节律紊乱。在这些基因中,17个基因表达增加,它们通常参与脂肪酸的脂质生物合成和β-氧化,18个基因表达减少,包括一个cd36基因,该基因编码脂肪酸转运蛋白并促进小肠上皮细胞对脂质的吸收。因此,小肠上皮细胞中缺乏hdac3的小鼠不能通过喂食高脂肪食物来增加体重。

这项研究还没有结束。hdac3是谁开启cd36来促进脂质吸收的?研究人员研究了cd36基因,发现hdac3直接调节cd36的表达,而不是通过组蛋白乙酰化。

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利用染色质免疫共沉淀,研究人员发现hdac3和雌激素相关受体α(errα)在几个cd36基因的启动子和增强子位点丰富。两者相互作用共同激活cd36基因。

换句话说,肠道微生物诱导hdac3在小肠上皮细胞中有节奏地表达,hdac3调节每日营养摄入和脂质吸收。因此,如果肠道微生物失衡或昼夜节律因熬夜而受到干扰,代谢功能也会受到干扰,导致更多脂肪摄入和肥胖。

然而,本研究仍存在一些未解决的问题。例如,肠道微生物如何调节hdac3?是一些蛋白质还是它们分泌的小分子?还是通过肠上皮细胞?

研究人员表示,这是一个复杂而庞大的系统,很难在一项研究中解释所有这些问题。这是需要进一步研究的事情。如果这一结果也能在人类身上得到验证,那么研究人员也许有一天能够开发出药物来抵消熬夜或熬夜避免肥胖的代谢副作用[4]。

编辑充满了抱怨。

做一个人太难了。

参考:

[1]https://science.sciencemag.org/content/365/6460/1428

[2] doi m,平山j,sasson-corsi p .昼夜节律调节时钟是组蛋白乙酰转移酶[j]。cell,2006,125(3): 497-508。

[3]梅赫拉a,贝克c . l .,洛洛斯j . j .,等.昼夜节律的翻译后修饰[j .]。生化科学趋势,2009,34(10): 483-490。

[4]每日节律设置肠道细菌

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作者:匿名   2019-10-17 01:50:37