微生物影响代谢发展的时机

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研究表明,幼年时给予小鼠低剂量的抗生素会导致成年后肥胖。

小鼠出生后不久给予一个短期的,低剂量的抗生素用量,对其肠道微生物具有持久的后果,而且啮齿类动物一到中年便会导致肥胖。这些研究结果,于今天(8月14日)发表在细胞学杂志上,表明肠道微生物在早期生命过程中是一个关键的时间窗口,可能影响代谢途径的发展。

几十年来,低剂量的抗生素用于在农业上促进动物生长,虽然药物增肥的机制还不清楚。美国纽约大学Langone医学中心Martin Blaser和他的同事在2012年一篇自然杂志上的文章显示,小鼠生命早期的抗生素治疗会改变小鼠体内激素水平和参与碳水化合物和脂质代谢有关基因活动的改变。

Blaser告诉科学杂志说,最新的这项研究,他和他的同事们的目的是更好地了解这些治疗的机制怎样介导了微生物对宿主代谢的影响。研究者利用两组低剂量青霉素处理的小鼠,一组是即将出生的小鼠,另一组是断奶时期的小鼠。第三组是在小鼠已经断奶后,给予抗生素。这些实验所使用的低剂量青霉素虽然的确导致了肥胖和肠道中优势菌群的比例倾斜,但不足以降低肠道内的微生物种群。

处理小鼠的肠道中乳酸菌水平显着低于未经处理的小鼠;另两种细菌,Candidatus和Allobaculum,通常在生命早期所占比例会达到峰值,却被小剂量青霉素抑制了。

麦迪逊大学的微生物学家Federico Rey 说,“我们通常看到,高剂量的抗生素减少微生物的多样性,但这是典型的“抗生素炸弹”,他没有参与这项工作。“此种情况下,抑制优势细菌可能会让其他物种蓬勃发展。”
与未经处理的小鼠相比,青霉素处理的断奶后小鼠加速增长,骨矿物质含量改变,并且脂肪和总体重增加。但是在生育前和养育过程中对母鼠进行处理,其对后代的影响更大。Blaser 说,“仅仅给小鼠喂四周抗生素就足以得到充分的效果,”他又说道,“基本上,越早,越强。”
抗生素处理加上高脂饮食可以加剧诱发肥胖的效果。抗生素诱导的微生物变化也会影响宿主肠细胞;研究者发现肠道免疫反应基因的表达减少,如与Th17和抗菌肽生产有关的基因。
巴索实验室的博士后,也是该研究的合著者Laura Cox,说“这似乎是低剂量的青霉素减少微生物的信号,帮助这些免疫反应发生。”
要确定这些效应是否引发微生物的改变,Cox,Blaser和他们的同事,将抗生素处理和没有处理的小鼠肠道微生物转移无菌动物体内。转移者模仿了他们的初始处理:接受青霉素处理菌群的小鼠体重增加,而对照组动物没有。但第二代无菌小鼠从第一代处理小鼠接收肠道微生物时这种效应逐渐减少。根据Cox所说,瞬态效应可能是因为这些小鼠是在生命后期才处理的。

加拿大伦比亚大学微生物学家Brett Finlay 问说,“我们已经知道在其他动物中使用抗生素导致体重增加,那么他们为什么不在老鼠中体现呢?”他没有参与该研究。“将微生物转移来重新增重的影响基本上证明了它与微生物有关,”他补充道。
Rey说数据是“客观的和完全的,”“影响是巨大的,特别是当你把这个放在流行病学数据上的时候。”
他补充说,而且此小鼠对照研究的结果为抗生素和长期健康之间的联系“带来不同程度的证明”。
Blaser 说,“婴儿生长时,就存在另一些关键的启发窗口,”“虽然我们看到对微生物的影响是短暂的,但体重增加是永久性的,这表明存在一个发展窗口-微生物影响代谢发展的时机。”
摘自:
http://www.the-scientist.com/?articles.view/articleNo/40773/title/Antibiotics--Immunity--and-Obesity/
(联科生物 译)