小鼠研究表明代谢疾病可能是由肠道微生物组和卵巢激素损失引起的

研究人员在一项新的啮齿动物研究中发现，肠道微生物群与雌性激素的丧失相互作用，加剧代谢疾病，包括体重增加、肝脏脂肪以及与炎症相关的基因表达。

这项发表在《肠道微生物》杂志上的研究结果可能有助于解释为什么绝经后女性患代谢性疾病(如肥胖和2型糖尿病)的风险显着增加，因为此时卵巢产生的女性性激素减少。

“总的来说，研究结果表明，切除卵巢和雌性激素会导致肠道和代谢器官的通透性增加和炎症，而高脂肪饮食则加剧了这些情况，”该部门主任凯利·S·斯旺森(KellyS.Swanson)说。伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校营养科学和卡夫亨氏人类营养学教授是该论文的通讯作者。“结果表明肠道微生物群会对女性激素的变化做出反应，并加剧代谢功能障碍。”

“这是第一次证明微生物组对卵巢激素产生减少的反应会增加代谢功能障碍，”第一作者、营养科学教授、GnotobioticAnimal中心主任Tzu-WenL.Cross说。普渡大学的设施。当克罗斯开始这项研究时，她还是伊利诺伊大学的一名博士生。

“肠道微生物群对性激素变化敏感，可能进一步影响疾病发展的风险。”

Cross说，早期的微生物组研究始于2005年左右，着眼于微生物组如何促进肥胖的发展，但大多数研究都集中在男性。

“更年期女性卵巢功能丧失导致的代谢功能障碍，以及肠道微生物组对此有何影响，尚未得到研究。病因显然非常复杂，但那些肠道微生物组相关因素肯定是我们推测发挥作用的成分，”她说。

科学家们在雌性小鼠中制造了饮食诱导的肥胖，并通过切除一半小鼠的卵巢来模拟雌性性激素的丧失，以检查任何代谢和炎症变化，包括肠道中酶的变化。两组小鼠的饮食除了脂肪比例不同外均相同，高脂肪组和低脂肪组的脂肪分别占卡路里的60%和10%。

在该研究的第二阶段，从有或没有卵巢的小鼠身上采集粪便样本，并将其植入无菌小鼠体内，以研究对体重增加以及肠道、肝脏和脂肪组织代谢和炎症活动的影响。

“与接受卵巢切除小鼠肠道微生物组的小鼠相比，接受卵巢切除小鼠肠道微生物组的小鼠体重和脂肪量增加，并且肝脏中与炎症、肥胖、2型糖尿病、脂肪肝疾病和动脉粥样硬化相关的基因表达量更高。对照组，”斯旺森说。

在评估肝脏脂肪组织和甘油三酯浓度的严重程度时，科学家们发现，与所有其他治疗组相比，食用高脂肪饮食的小鼠的甘油三酯水平明显更高，肝脏和腹股沟的脂肪沉积也更多，根据研究。

那些吃高脂肪饮食的人和那些没有卵巢的人有明显更大的脂肪细胞，这与细胞死亡和巨噬细胞的渗透有关。巨噬细胞是一种白细胞，可以破坏死亡细胞和微生物并分泌促炎蛋白。除了与炎症和巨噬细胞标记物相关的基因表达升高之外，这些小鼠与葡萄糖和脂质代谢相关的基因表达较低。

在食用低脂饮食的没有卵巢的供体小鼠中，科学家发现β-葡萄糖醛酸酶的水平增加，这是一种由结肠和一些肠道细菌产生的酶，可以分解和回收类固醇代谢物，如雌激素和各种毒素，包括致癌物质。

科学家们还检查了编码紧密连接蛋白的基因的表达，这些蛋白影响细胞膜的通透性。他们发现，没有卵巢和喂食高脂肪饮食的小鼠肝脏和结肠中这些蛋白质的水平较低，这表明它们的肠道屏障更具渗透性，受到饮食或缺乏雌性激素的影响。

在接受无卵巢供体移植的受体小鼠的肝脏中，科学家们发现精氨酸酶-1基因的表达水平升高，该基因在消除含氮废物方面发挥着关键作用。研究表明，高水平的这种蛋白质与高血压和动脉粥样硬化等心血管问题有关。

该论文由分子和综合生理学教授埃里克·R·尼尔森(ErikR.Nelson)共同撰写;动物科学教授BrettR.Loman;和马修·A·沃利格(MatthewA.Wallig)，病理生物学名誉教授，均来自伊利诺伊大学。

其他共同作者包括胃肠病学和肝病学系教授AadraP.Bhatt;以及北卡罗来纳大学教堂山分校的生物化学和生物物理学教授马修·R·雷丁博(MatthewR.Redinbo)。

共同作者还包括威斯康星大学麦迪逊分校的细菌学教授FedericoE.Rey和资深科学家EugenioI.Vivas。JanS.Suchodolski，德克萨斯农工大学兽医学和生物医学科学研究副主任兼微生物组科学负责人。