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基因工程培养嗜脂菌,打击肥胖的新武器


2020-06-27

基因工程培养嗜脂菌,打击肥胖的新武器

你知道摄取微生物(比如细菌),将会是健康饮食里非常重要的一环,甚至成为未来时尚吗?今年的美国化学协会全国会议暨博览会(National Meeting & Exposition of the American Chemical Society),来自纳许维尔的范德堡大学(Vanderbilt University)研究人员向与会的 11,000 专家发表关于细菌与肥胖的新研究。

该计画主持人──助理教授尚恩戴维斯(Sean Davies)表示,他们藉由修改细菌的基因产生特殊分子,这种分子经过正常代谢后能够转换为抑制饥饿的脂质,根据进一步动物实验结果显示:当小老鼠摄取这种基因转殖细菌后,食慾会降低,体内脂肪减少,即便研究人员刻意餵食高脂肪食物,依然能延缓或避免糖尿病的发生。

我们先从食物和肥胖及慢性病的关係谈起好了。

一般概念是当食物热量摄取高于消耗,长期下来就会造成肥胖,而肥胖者的饮食选择不乏精緻澱粉或者高含油量食物,从抽血报告中往往发现他们体内胰岛素不稳定,胆固醇、中性脂肪和坏的胆固醇偏高,好的胆固醇较低,因此容易在血管壁造成堆积而增加心血管疾病的机率。

而长期服用高升糖指数的食物(如精緻澱粉),会造成血糖不稳定、增加游离脂肪酸量、调节荷尔蒙紊乱,这都会加重胰脏 β 细胞之衰竭,容易引发第二型糖尿病;除此之外,高血压、脑血管病变、乳癌、大肠癌、前列腺癌也都被认为是「肥胖併发症」。

肠道内有特定菌种不易胖

但有趣的部分来了,近年来科学家发现决定胖或瘦的因素,不仅在于天生 DNA 强大与否或生活习惯的掌控,还可能是肠道里细菌在作怪。2013 年,华盛顿大学(Washington University in St. Louis)就发表研究:他们收集胖子跟瘦子体内的肠道菌并移植给小老鼠,结果显示儘管每只老鼠吃的东西都一样,但植入胖子肠道菌的小老鼠怎幺吃怎幺胖,而得到瘦子肠道菌的老鼠则维持一贯苗条。若将所有老鼠养在一起,利用牠们有互吃粪便的习惯,却惊人地发现胖老鼠变瘦,但瘦老鼠却不会发胖,因为胖老鼠得到瘦老鼠的肠道菌,而胖老鼠的肠道菌种却不影响瘦老鼠。因此得到结论:当肠道拥有特定菌种,或者菌种多样性高时,会比较不容易肥胖。

当我们知道细菌对肥胖影响居然这幺重要时,辨认盟友跟敌人就成了要务。2012 年底,第一个肥胖细菌──阴沟肠桿菌(Enterobacter Cloacae)由上海交通大学的赵立平教授所发现,他在 The ISME Journal 发表文章指出:当他将肥胖者体内的阴沟肠桿菌植在无菌实验鼠体内后,会引起老鼠肥胖及胰岛素阻抗(Insulin Resistance)。

基因工程培养嗜脂菌,打击肥胖的新武器 阴沟肠桿菌

相对的,尚恩戴维斯博士投入的研究,就是藉由基因转殖技术创造出更多帮你对抗肥胖的细菌大军。团队选择 N-acyl-phosphatidylethanolamines(简称 NAPEs)为武器,这是人类小肠于饭后产生的产物,它会迅速转化为能强效抑制食慾的脂质 N-acyl-ethanolamines(NAEs),那大量製造此种物质就必须借重基因转殖技术,也就是修改硷基对让基因合成特定蛋白质。

他们首先萃取出大肠桿菌(E. coli Nissle 1917)质体,和含有人类 NAPEs 基因的 DNA 做连接,之后将重组的 DNA 送入大肠桿菌细胞,于是大肠桿菌便可表现出人类的 NAPEs 基因,进而产生大量的 NAPEs。

研究如何降低细菌传播力

接着进入动物实验,研究人员养了一群肥胖小老鼠并将牠们分为两组:第一组喝普通水,第二组喝含有能产生 NAPEs 的转殖基因细菌的水。经过 8 周后发现:第二组小鼠体重减轻了 15%,而且肝脏和葡萄糖代谢也比对照组要好。12 周后,牠们明显比第一组体重更轻、更苗条。

另一项研究则发现即便老鼠天生体内缺乏把 NAPEs 转化为 NAEs 的酶,只要给牠们服用能产生 NAEs 的转殖基因的细菌,同样能够达到效果,因此戴维斯博士认为对于人类来说,补充此菌种的方式也能见效。

但这种破坏人体自然生态的环境,也必须考量可能的后果──肠道菌种其实维持一个奇妙而特异的平衡,每一个人甚至在每个年龄阶段都会有所不同,因此服用菌种可能对某些人造成腹泻或其他身体危害,而且细菌可能会藉由被治疗者的排泄物而传染给别人造成大规模感染,所以研究人员正研究该如何降低此类细菌的传播能力。

即使这技术尚未完全突破,但戴维斯博士对新发明仍深具信心,因为他认为微生物药物最大的优点就是不需按时吃药,研究团队的目标就是希望创造出能在肠道存活六个月至一年、且能长期持续释放药物的治疗性细菌。

但可别高兴得太早,因为人体肠道菌落丛是会随着环境变化的,高脂肪与高升糖指数的饮食会吸引容易造成人体肥胖的菌种,就算你服用大量打击肥胖的细菌,还是有可能让好菌适应不良而逃之夭夭。看来,要克服肥胖,除了药物加持还是要多靠自己努力才好。

基因工程培养嗜脂菌,打击肥胖的新武器 吃高脂肪与高升糖指数的食物会吸引让人体肥胖的菌种,饮食均衡才有益健康。


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