肠道细菌使熊健康肥胖

夏日的阳光穿过松树，穿过森林的地板，熊正在那里吃蓝莓。她每天可以轻松达到50公斤。她正在吃，好像她的生命依赖于它。确实如此。冬天即将来到瑞典，这只棕熊需要开发能够持续整整六个月的肥胖商店。

肥胖是棕熊生活中必不可少的一部分。在人类中，模仿熊的肥胖几乎可以保证胰岛素抵抗和2型糖尿病。然而，熊正在做得很好。她的肠道是我们现在所知道的微生物群落的家园，从夏天到冬天都在变化。

在夏季，微生物群有利于脂肪堆积，而在冬季，它有利于脂肪燃烧，这将是熊在漫长的寒冷月份中唯一的能量来源。

确定细菌的这种转变是由丹麦哥本哈根大学和瑞典哥德堡大学的FrederikBäckhed领导的斯堪的纳维亚棕熊研究项目的工作。结果发表在Cell Reports上。

寻找熊粪便

当敏捷的小型直升机降落在其目标上时，树梢从转子风中摇摆。熊抬起头，它的小眼睛几乎隐藏在所有的皮毛中。然后它就会破产。几分钟之内，飞镖枪的射击让熊入睡。在蓝莓中，兽医们冲进来检查熊是否被麻醉，他们开始准备取样。

在几百米之外，另一群科学家急切地等待着他们最后的“好”。现在精心计划的时间开始了。它们以毛茸茸的野兽周围的预定顺序跪下，每个样本在几分钟内被采集，处理和冷冻。这些样本有望提供有关熊如何吃得过饱，变得肥胖，然后在六个月睡眠后醒来没有生理问题的见解。

今年，睡熊的后方地区有很多活动。寻找肠道微生物群的样本。换句话说，熊粪便。而在另一端，兽医从动物颈部的大静脉抽血。

一小时之内，他们就完成了。科学家撤退了，其中一个兽医给了熊解毒剂，所以它可以回到吃蓝莓。

这只熊是斯堪的纳维亚棕熊研究项目的一部分，每年，科学家们为一群年轻的野熊配备一个GPS项圈，并让他们在夏季和冬季采集样本。

肥熊是健康的熊

来自熊的样品在冬季表现出不太多样化的微生物群，一组特定的细菌增加。血液工作也显示出各种形式的脂肪酸和胆固醇的增加，这是有道理的，因为熊需要在整个冬季的脂肪绝缘中存活。

我们从人类身上知道，我们的肠道生物群随饮食而变化。我们也知道健康人的成分与肥胖人或2型糖尿病患者的成分不同。

为了准确了解变化的细菌菌群在夏季到冬季的熊的生存中起什么作用，科学家们将熊细菌喂养到不育的老鼠身上。

这些小鼠不含有自身的固有细菌。它们是一种昂贵的工具，因为它们是在密闭室中完全无菌的环境中饲养的，并且由剖腹产而不是自然分娩产生。但它是值得的，因为它们是出色的控制。

喂食夏季细菌的小鼠比喂养冬季细菌的老鼠更加圆润，但差异并不是特别显着。更有趣的是，喂食夏季细菌的小鼠没有发现胰岛素抵抗的迹象。这证实了先前的研究表明，在夏季，熊没有表现出代谢不匹配的迹象。

所以熊的夏季细菌，似乎允许熊和实验室老鼠积累脂肪，没有负面的副作用。

在人类中，肥胖通常会导致胰岛素抵抗。但是，尽管从主要由蓝莓和偶尔的蚁丘组成的饮食中摄入了大量的糖，但熊应对得很好。糖被带入细胞，在那里它像往常一样转化为能量和脂肪。无论熊变得多胖，这种情况都会持续下去。

在人类中，肥胖增加了身体不再对胰岛素有效反应的可能性。糖停留在血液中，导致2型糖尿病和其他影响，如血压升高，胆固醇升高和心血管疾病。

但由于它的肠道细菌，棕熊应对肥胖，似乎是一个健康的个体。科学家们现在希望更多地了解这种应对机制。

确定影响胰岛素敏感性的微生物菌株

人类的新研究已经确定了一种与胰岛素抵抗相关的特定细菌菌株。Bäckhed是该研究的共同作者，发表在PLOS ONE科学期刊上。

在其他地方，研究表明，来自一组肠道细菌的毒素在肠道周围脂肪组织的慢性低度炎症的发展中起作用。低度炎症在肥胖症患者中普遍存在，并且可导致胰岛素抵抗的发展。

除非早期诊断和治疗胰岛素抵抗，否则它可能导致许多其他与肥胖相关的疾病，如2型糖尿病。

Bäckhed的PLOS ONE研究提供了第一个确凿的证据，证明特定的细菌菌株Ralstonia pickettii是导致低度炎症的根本原因：

DNA痕迹显示R. pickettii穿过肠道内皮屏障 - 通常含有肠道菌群的一个细胞层 - 并且存在于健康肥胖人群(即未诊断为2型糖尿病的人)的肠道周围的内脏脂肪中。

与非肥胖的非糖尿病患者相比，被诊断患有2型糖尿病的肥胖人群粪便样本中的R. pickettii DNA增加了30%。

已经发展出胰岛素抵抗但其他方面健康的人也会增加30%的R. pickettii DNA。

小鼠确认微生物的影响

为了测试R. pickettii是否是慢性低度炎症的直接原因，研究作者设计了一个实验室小鼠的实验，这些实验室小鼠已经喂食脂肪食物八周。

然后，在接下来的四周内，将小鼠分成三个不同的组：一组喂食每日剂量的活R. pickettii。第二组每天治疗死亡的R. pickettii。最后，第三组通过管饲管进行无菌对照饲料，该管是通过口腔一直插入胃中的小管。灌胃喂养是一种确保向所有动物喂食相同量的方法。

用活细菌或死细菌喂养的小鼠努力调节其血糖水平。然而，只有喂食活细菌的小鼠的血液中的内毒素和其器官周围的内脏脂肪中的R. pickettii DNA增加。

这表明在内脏脂肪中存在R. pickettii，血液内毒素升高和血糖调节不良之间存在直接联系。同时，仅喂食死细菌的小鼠变得既脂肪又对胰岛素有抵抗力。

该研究推测，这可能是由于对肠道内的R. pickettii毒素的肠道免疫反应，这会产生炎症状态。

但为了让细菌弄得一团糟，你必须要胖吗?似乎是这样，因为瘦小鼠(在预审期间的八周内没有吃过脂肪饮食)没有表现出相同的趋势。这些瘦小鼠被给予相同的三种细菌剂量(活细菌，死细菌和对照管饲饲料)，并且完全不受影响。无论他们接种哪种细菌，瘦小鼠都不会产生胰岛素抵抗。

这表明脂肪饮食是R. pickettii在胰岛素抵抗发展中的作用的先决条件。至少在老鼠身上。

就像人类一样，喂食脂肪饮食的小鼠已经患上了“前驱糖尿病” - 这是实际糖尿病的前兆。

因此，患有糖尿病的风险可以追溯到特定的细菌菌株“字面上”。这是研究的新焦点。接下来将是更多关于人类使用放射性标记细菌的研究，以了解R. pickettii如何设法穿过肠道上皮屏障并移动到我们认为不能进入我们的脂肪的地方。

了解肠道细菌在胰岛素抵抗的发展中起什么作用，甚至可以让我们设计微生物鸡尾酒，以在2型糖尿病发展之前恢复胰岛素的效率。

熊应对极端 - 我们可以向他们学习

冬眠的哺乳动物在夏季吃了大量的食物，并在此过程中变得非常超重。然而，与人类不同，它们不会对健康造成任何负面影响。

这使得熊特别“有助于提出一些有趣的假设，”Bäckhed说。

熊和其他冬眠者在极端情况下茁壮成长：他们痴迷地吃，并建立令人印象深刻的脂肪层。然而他们的身体应对得很好。

在冬眠者身上，生理机制可能会让他们在承受如此大的体重的同时调节血糖。通过研究注射了熊细菌的无熊和无菌小鼠，科学家将能够解释当脂肪消耗远远超过能量需求时体内发生的情况。

但是，Bäckhed在这个阶段仍然保持谨慎。他说：“研究结果对人类的转移还有待观察。”

冬眠的技术诀窍

Bäckhed及其同事希望更多地了解熊的自然健康肥胖。

当他们完成他们的熊研究时，他们还不知道Ralstonia pickettii在低度炎症中的作用，因此他们没有寻找这种特殊的菌株。

目前，他们仍然不知道R. pickettii或其他影响R. pickettii效应的细菌是否在健康的肥胖熊中发挥作用。所以这是未来几年值得关注的一个。

以这种方式理解冬眠者，可以提供身体可以做什么的新见解。将此与我们从人类和实验动物身上所了解的东西相结合，有朝一日可能会出现新的治疗方法来解决肥胖问题。

显然，在人类中。冬眠者做得很好。