五 肠道微生物对宿主基因表达与脂肪贮存的 影响
1 肠道微生物区系调控宿主Fiaf基因表达与甘油三 酯合成
2 肠道微生物通过对转录因子的调控影响宿主脂肪 的合成和分解
3 肠道微生物影响体内脂肪合成酶和分解酶的表达 量和活性
五 肠道微生物对宿主基因表达与脂肪贮存 的影响
1 肠道微生物区系调控宿主Fiaf基因表达与甘油三酯 合成： 微生物发酵产生的短链脂肪酸被肠道上皮细胞吸 收经循环系统进入肝脏，刺激肝脏中脂肪代谢相关 的酶，在肝脏中合成甘油三酯，后者通过脂蛋白脂 肪酶(LPL, lipoprotein lipase)的介导作用,从肝脏进入循 环系统,进而被脂肪细胞吸收。 而肠上皮细胞可以产生一种能抑制LPL活性的因子 ---Fiaf因子，使得抑制或减少甘油三酯在脂肪细胞的 沉积。 肠道菌群能够调控Fiaf因子的表达，对Fiaf表达的 抑制,或者Fiaf基因的缺失突变都能导致肠道上皮细胞 中Fiaf表达量的降低,减弱Fiaf对LPL活性的抑制,促进甘 油三酯在脂肪细胞中的贮存。
一肠道微生物概述
目前硬壁菌门（Firmicute）基因测序尚未完成,但有
资料显示,直肠真杆菌(硬壁菌门)至少含有44种与抗性 淀粉降解酶有关的基因。硬壁菌门可能拟杆菌相 似,即降解人体所不能降解的多糖,为人体提供能量。
一 肠道微生物概述
在多糖代谢链中,古生菌是最后的微生物环节。微 生物降解多糖为短链脂肪酸,二 氧化碳和氢气。 “嗜温产甲烷菌” (Methanobrevibacter)通过产生甲 烷来降低氢气的分压,有利于维持厌氧的环境,并因此 增加了微生物的发酵效率。
细胞总量几乎是人体自身细胞的10倍 编码的基因数量至少是人体自身基因的100倍 “肠道元基因组”(gut metagenome)
FIG. 2. A SCAN OF THREE TRANSVERSE TISSUE SEGMENTS OF THE INTESTINAL TRACT FROM A HEALTHY 16-WEEK-OLD PIG. BACTERIAL COLONIZATION (ORANGE MICROCOLONIES) IS SPARSE IN THE DUODENUM (A) AND INCREASES THROUGH ILEUM (B) AND COLON (C). THE MICROGRAPH WAS MADE WITH A RED FLUORESCENT GENERAL EUB-BACTERIAL PROBE AND SCANNED WITH A GENEPIX 4200AL SCANNER AT 5 MM RESOLUTION.
五 肠道微生物对宿主基因表达与脂肪贮存 的影响
2 肠道微生物通过对转录因子的调控影响宿 主脂肪的合成和分解 固醇应答元件结合蛋白-1 (SREBP-1)与碳水 化合物应答元件结合蛋白(ChREBP)是介导肝 细胞对胰岛素和葡萄糖生脂应答的转录因子。 Acc(乙酰CoA羧化酶基因)和Fas(脂肪酸合酶 基因)是SREBP-1与ChREBP的靶序列。肠道微 生物能通过某些机制增强SREBP-1与ChREBP的 表达,提高Acc和Fas的表达量,从而大量合成乙 酰CoA羧化酶和脂肪酸合酶，促进脂肪酸的合 成和脂肪贮存。
五 肠道微生物对宿主基因表达与脂肪贮存 的影响
美国的Jeffery I.Gordon领导的小组通过对无菌小鼠 (GF)和肠道内定植正常菌群的普通小鼠(COVN-R)的比 较,研究肠道菌群对宿主的代谢,特别是对脂肪存储的 影响。在给予相同的多糖丰富的食物(57%碳水化合 物,5%脂肪)的情况下,CONV-R小鼠与GF小鼠相比,身体 脂肪总量增加42%,而每天食物消耗却减少29%。
一 肠道微生物概述
拟杆菌门（Bacteroidete）以多形拟杆菌为代表,能降
解一大类人体不能被消化的植物多糖(如纤维素、半 纤维素、果胶、抗性淀粉等)。人体肠道几乎不含多 糖消化酶,而多形拟杆菌能编码64种多糖降解相关的 酶,从而降解多糖,为宿主提供额外的能量。
一 肠道微生物概述
硬壁菌门:直肠真杆菌 拟杆菌门:多形拟杆菌 变形杆菌 古生菌:嗜温产甲烷菌
肠道微生物多样性与能量代谢调 控及肥胖关系
1 肠道微生物概述 2 肠道微生物与宿主间的相互关系 3 宿主基因型和遗传关系对肠道微生物多样 性的影响 4 肠道微生物对多糖发酵及宿主能量代谢的影响 5 肠道微生物对宿主基因表达与脂肪贮存的影响 6 肠道微生物与人类共进化
一 肠道微生物概述
四 肠道微生物对多糖发酵及宿主能量代谢的影响
微生物组能编码一些在人类自身进化过程中没有必要出现 的参与多糖分解的酶,促进多糖的分解吸收,调控宿主的能量 代谢。 当食物中的多糖来源减少时,肠道微生物对宿主消化道粘液 内内源多糖的利用能有效地补偿宿主的能量需要。
此外,微生物群落组成结构的差异影响肠道微生物养分分 解模式,肠道内高比例Firmicute/Bacteroidete构成的微生物区 系能更有效地摄取食物中的热量和促进宿主体内脂肪的贮 存。
二 肠道微生物与宿主间的相互关系
互惠共生
宿主为微生物提供稳定的富营养的生存环境并有选 择地让某些微生物定植
些微生物及其代谢产物能影响宿主黏膜免疫系统的 发育、血管发生、肠道上皮的修复更新及肠道功能 的维持,并还能影响宿主基因的表达,参与宿主脂类代 谢调控。
三 宿主基因型和遗传关系对肠道微生物多 样性的影响
肠道内微生物群落一旦形成后,在一定的时间内就 能保持相对稳定,但群落的形成并不是随机的,其多样 性除了受到宿主食物来源与种类、肠道运动以及肠 道内微生物之间关系的影响外,宿主基因型和宿主间 的遗传关系也是重要的因素之一。
四 肠道微生物对多糖发酵及宿主能量代谢的影响
食物中不能被宿主消化酶降解的多糖是肠道微生物主要 的可利用物质,在肠道内被降解成单糖和短链脂肪酸(SCFA),然后被宿主吸收利用,参与肝脏内甘油三酯的合成,影响 宿主体脂的贮存和能量代谢。