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仅食用一种肽,便能减少小鼠动脉粥样硬化

斯克里普斯研究所的科学家在小鼠身上证明,他们可以通过一种分子将肠道细菌重塑成健康状态,进而降低了胆固醇水平,并强烈抑制了动脉粥样硬化的动脉增厚。

动脉粥样硬化导致心脏病和中风,这两种疾病是人类死亡的两个主要原因。

《Nature Biotechnology》报道了这项发现,科学家发现的这组肽能够减缓不太理想的肠道细菌种类的生长。

在喂食高脂肪饮食导致高胆固醇和动脉粥样硬化的小鼠中,这些肽有益地改变了肠道微生物群中物种的平衡。这种变化降低了胆固醇水平,并显著减缓了动脉中脂肪沉积的积聚——这些症状是动脉粥样硬化的特征。

斯克里普斯研究院化学系教授、研究合著者Reza Ghadiri博士说:“对我们来说,仅仅重塑肠道微生物群就能产生如此广泛的效果,这是令人惊讶的。”

肠道微生物塑造我们的健康

肠道微生物群包括数百种细菌,它们在很久以前就作为一种基本共生关系的一部分进化而来:细菌有了生存的地方,有了充足的食物,作为回报,它们帮助动物宿主。

在过去的二十年里,共生细菌已经成为*研究的热点,因为科学家们发现,细菌——部分是由它们产生的代谢产物——不仅有助于消化食物,而且在新陈代谢、免疫和其他重要功能中发挥作用。

科学家还了解到,这种共生关系可能对细菌的人类宿主有不利影响。当人们过度使用抗生素或食用富含碳水化合物、脂肪和糖的“西方”饮食时,肠道微生物群可能会以促进疾病的方式发生改变。

事实上,现在看来,西方饮食增加了肥胖、糖尿病、高血压和动脉粥样硬化的风险,部分原因是微生物群的不利变化。

这一认识促使研究人员寻找重塑微生物群的方法,逆转这些不利的变化,恢复良好的健康。Ghadiri和他的团队一直在研究一种方法,杀死或减缓坏的肠道细菌的生长。

“我们利用环状肽这组小分子,因为我们的细胞本身就会会使用多种分子,包括抗菌肽,来调节肠道微生物的数量,”化学系助理教授Luke Leman说。

在实验之前,研究小组已经收集了一些使用化学技术制成的环状肽。为了进行这项研究,他们建立了一个筛选系统,以确定这些肽中的任何一种是否能够通过抑制不受欢迎的肠道细菌物种而有益地重塑哺乳动物肠道微生物群。

利用基因上易受高胆固醇影响的小鼠,并给这些小鼠喂食西方式的饮食,这种饮食能迅速可靠地产生高胆固醇和动脉粥样硬化,以及对肠道微生物群的不利变化。

研究人员随后对动物的肠道内容物进行取样,并对每个样本应用不同的环肽。一天后,他们对样本中的细菌DNA进行了测序,以确定哪些肽将肠道菌群移向了预期的方向。

科学家们很快发现了两种肽,它们显著地减缓了不受欢迎的肠道细菌的生长,使物种平衡更接近于喂养健康饮食的小鼠。利用这些肽治疗吃高脂肪西方饮食的动脉粥样硬化易感小鼠,他们发现与未经治疗的小鼠相比,动物血液中的胆固醇水平显著降低——治疗两周后降低了约36%。他们还发现,10周后,与未经治疗的小鼠相比,经治疗的小鼠动脉中的动脉粥样硬化斑块面积减少了约40%。

“这些都是非常显著的效果,”Ghadiri说。

研究中使用的环肽显然与某些细菌细胞的外膜以减缓或阻止细胞生长的方式相互作用。Ghadiri和他的团队多年来一直在研究这些肽,并且已经合成了几十种对哺乳动物细胞没有毒性的肽。这些分子不进入血液。在这项研究中,肽被释放在小鼠的饮用水中,无任何不良副作用。受到原理证明的鼓舞,研究人员现在正在对糖尿病模型小鼠进行测试,这是另一种与不健康微生物群有关的常见疾病。

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