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肠道菌群导致戒烟后体重增加 精选

已有 3239 次阅读 2021-12-13 09:49 |系统分类:观点评述


•戒烟的人通常体重会增加,这可能会导致一些人再次开始吸烟。

•这种类型的体重增加背后的因素还没有被完全了解。

•肠道中的微生物(称为微生物群)可以影响人类健康的方方面面,并与肥胖有关。

Fluhr等人在《自然》杂志上撰文,报告了对小鼠和人类的研究证据,表明微生物群在与戒烟相关的体重增加中发挥了作用。

•这些发现可能有助于人们避免与戒烟相关的副作用。

 

点评:本研究先建立模型,模拟人类吸烟的情况,吸烟后体重下降(吸烟能减肥?),停止吸烟后体重增加。用抗生素将细菌杀死,这种体重反弹现象消失,这个研究证据发现抗生素能阻断戒烟导致的体重增加,推测是细菌因素参与。然后把吸烟后戒烟动物的粪便移植给无菌动物,能让无菌动物体重增加更多,两种不同种系无菌小鼠都能产生体重增加,这说明肠道内存在能增加体重的细菌或菌群,这种菌群是因为戒烟引起的。对人体的研究存在复杂的情况,其实研究更有意义的做法是收集戒烟者的粪便,给动物移植,看看是否能产生增加体重的作用。否则这种研究就很难和人体情况关联起来。研究中发现这种体重增加的原因不是因为尼古丁,而是因为其他因素,这种因素导致细菌种类改变。这么说吸烟的成分中含有对肠道菌群影响的重要物质,这种物质是什么,找到后可否作为肠道菌群调节剂。要知道增加体重对某些体重过低者来说,也是有意义的。一旦某种现象不太清楚,就用肠道菌群来解释,要知道肠道菌群本身也是复杂系统,用一个复杂系统解释另一个复杂系统,听起来很有道理,但其实不是那么清楚,往往是增加了信息,减少了策略。

 

吸烟是世界范围内主要死亡原因也是控制预防的,然而许多吸烟者从未试图戒烟。戒烟引起的体重增加被认为是越来越多的人不尝试戒烟的主要原因。这种体重增加主要归因于吸烟对能量摄入、代谢率和身体活动的影响,但具体的潜在分子机制尚不清楚。现在,Fluhr和他的同事们提供了证据,证明肠道微生物与这一现象有关。

许多人体和生物学现象都不了解分子细节,所谓分子机制,是典型的还原论的说辞,这种还原论能否完全解释清楚人体或生物现象,本身就值得争论。不过目前生物医学,仍然是以还原论为指导的逻辑。

作者建立了一个小鼠模型,复制了人类戒烟后体重变化的特征。这些动物在接触烟雾时体重增加较少,停止接触烟雾后,它们的体重恢复到不吸烟的基线水平。作者证明,微生物依赖的因素影响体重恢复的多少。他们发现,使用抗生素减少了体重反弹的数量,这表明抗生素针对的微生物群中的一种细菌成分参与了这一过程。在停止使用抗生素后,这种对动物体重的影响持续了数周,结果不受饮食变化或来自不同供应商的小鼠原始微生物区系差异的影响。

然后,Fluhr进行了实验,以确定与吸烟相关的微生物群对体重变化的影响。缺乏自然微生物群的小鼠(无菌动物)和接受了来自暴露在烟雾中的小鼠粪便微生物群移植的小鼠比移植了未暴露在烟雾中的小鼠粪便微生物群的小鼠体重增加更多。这种类型的体重增加在两种缺乏天然微生物群的受试品系小鼠和两种不同饮食的小鼠中得到了一致的观察,这表明与吸烟相关的微生物群直接影响体重增加。

对人类的研究比较了吸烟者和不吸烟者的微生物群,得出了截然不同的结果——一些研究表明微生物群受到了干扰,而另一些研究没有发现差异。Fluhr和他的同事们指出,暴露在烟雾下的小鼠和未暴露在烟雾下的小鼠粪便中的微生物组成有所不同,但在人类研究中这种区别并不明显。此外,组成微生物群的细菌群落在个体之间差别很大。尽管人类微生物群之间存在差异,但通过实验确定依赖微生物群的这种减肥现象的调节是否可靠,这将为这些观察的普遍性提供亟需的见解。为了收集这些数据,我们可以对临床数据进行回顾性分析,以评估接受吸烟供体粪便微生物移植的受者的体重变化是否与接受非吸烟供体移植的受者的体重变化不同。

戒烟后体重增加风险最大的人群包括女性低收入者或饮食不良者身体活动有限的人以及那些烟瘾很大的人。因此,值得注意的是,尽管使用简单模型系统的见解可以彻底改变我们对与戒烟相关的体重增加的看法,将这些见解从模型扩展到临床实践的努力应考虑到影响与生活方式改变相关的个人行为的因素的复杂相互作用。

“你吃什么就像什么”这句谚语暗示着我们吃什么会影响我们的健康。Fluhr和同事们的研究结果更进一步,他们认为香烟烟雾也有影响,通过作用于肠道微生物群来促进我们从食物中提取能量。

吸烟的人往往比不吸烟的人体重轻,而吸烟者戒烟后情况正好相反。对体重增加的担忧使许多吸烟者不愿戒烟,这反过来又增加了他们患与吸烟有关的疾病的风险。

尼古丁是烟草中促进吸烟习惯的主要成分。它能刺激位于细胞上的烟碱乙酰胆碱受体(nAChRs),这些细胞在大脑的奖赏回路中起着促进吸烟的作用。尼古丁还会刺激前阿片黑素皮质激素神经元和大脑中被称为下丘脑的其他食欲抑制神经元,以抑制食物摄入。一般的假设是,戒烟者的体重增加是相反过程的结果——这些下丘脑神经元的活动减少,可能是大脑中促进食回路的活动增加。

然而,Fluhr和他的同事们发现,与没有暴露在烟草烟雾中的微生物群相比,暴露在烟雾中的微生物群产生了更多的代谢物分子,这些代谢物分子有助于肠道从食物中提取能量,并在停止暴露后促进体重增加。最值得注意的是,与这种体重增加相关的分子是氨基酸甘氨酸的衍生物,如二甲基甘氨酸(DMG)。当老鼠的饮食中缺乏硫酸胆碱(一种合成DMG和相关化合物所需的分子)时,它们不太容易因戒烟而体重增加。

出乎意料的是,烟草烟雾改变微生物群的能力与烟雾中的尼古丁含量无关,而且如果给老鼠喂食尼古丁而不是暴露在香烟烟雾中,这种对微生物群的影响不会发生。这一发现表明,烟草中的非尼古丁成分会重塑肠道微生物群,从而提高食物中能量的提取,促进体重增加。它挑战了下丘脑和其他大脑部位参与维持能量平衡的nachr仅仅负责香烟对食欲、新陈代谢和体重调节的作用的观点。

Fluhr和同事的发现对我们理解吸烟相关疾病的机制有重大意义。例如,甘氨酸和某些其他氨基酸可以作为神经递质分子,帮助神经元之间的交流,或者作为合成神经递质的关键前体。鉴于香烟烟雾影响微生物介导的甘氨酸衍生物的产生,这就增加了这些分子进入血液并随后进入中枢神经系统中参与食欲调节和能量代谢的位置的可能性。也有可能是微生物产生的抑制性或兴奋性神经递质在肠道中发挥作用,改变局部感觉神经元的活动。因此,这可能会影响信息向参与能量平衡和与烟草使用有关的其他过程(如吸烟愿望)的大脑中心的传递。

有可能吸烟者的肠道微生物不仅能更有效地收获营养,还能收获其他物质。例如,从烟草烟雾中提取的尼古丁数量(在大脑中起作用,使吸烟习惯得以延续)或尼古丁衍生的生物活性分子(代谢物)是否受到肠道微生物群或器官(如肺部)的微生物群的影响,这将是一个有趣的发现。进一步说,通常与烟草制品,特别是酒精一起使用的物质的吸收、代谢和分布可能受到香烟烟雾对微生物群的作用的影响。

这些发现提供了从治疗角度考虑的可能性。在肠道中发挥作用的膳食补充剂,如产生DMG和相关甘氨酸衍生物所需的硫酸胆碱,或其他微生物产生的生物活性代谢物的前体,可能会限制戒烟者的体重增加,并鼓励吸烟者尝试戒烟。确定烟草烟雾中负责重塑肠道微生物群的非尼古丁成分,可能使它们从香烟中去除,从而在戒烟期间减轻体重增加。或者,这些成分可能被用于那些从食物中获取更多营养的人,比如那些癌症相关的减肥被称为恶病质的人。

这一关于戒烟者体重增加的新观点应该鼓励人们更仔细地考虑其他与吸烟有关的生理和行为变化是否涉及非由大脑发起的过程。

doi: https://doi.org/10.1038/d41586-021-03548-6




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1 黄永义

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