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暴露于低温下可以模仿运动的效应，从而保护机体抵御肥胖并且改善代谢健康，刊登于国际杂志Cell上的一篇研究报告中，来自日内瓦大学的科学家们发现，低温对机体的有益健康效益或许部分是通过肠道微生物介导的，低温会明显改变小鼠肠道中细菌的组成，而菌群的改变对于燃烧脂肪非常关键，同时还可以帮助改善葡萄糖代谢及减肥。
研究者Mirko Trajkovski教授表示，我们发现肠道微生物可以通过直接调节能量平衡来帮助我们机体适应环境，这对于我们开发新型方法来检测是否靶向作用某些类别的微生物就可以帮助抑制机体肥胖及相关的代谢综合征。肥胖中心的一种潜在的治疗途径就是促进机体棕色脂肪和灰棕色脂肪的形成，婴儿机体中含有较高水平的产热棕色脂肪来保护其抵御低温环境的影响，而近来科学家们也发现成年人机体中或许也会以灰棕色脂肪的形式来储存棕色脂肪，低温或者锻炼就会促进灰棕色脂肪的形成，从而燃烧机体储存的热量，保护哺乳动物抵御低温、肥胖以及代谢性障碍。
因为肠道微生物主要参与肥胖和相关的代谢性疾病的发生，因此研究人员推测，肠道微生物或许在介导低温下机体的正向健康效益上扮演着重要角色，他们发现，暴露于低温下肠道10天就会引发机体肠道微生物发生主要改变，同时还会抑制小鼠机体体重的增加。下一步研究者检测了肠道微生物对代谢健康的直接影响，他们将冷诱导肠道细菌移植入机体中没有肠道微生物的小鼠机体中，移植入的细菌就会明显改善小鼠机体的葡萄糖代谢、增加机体对低温的耐受同时还会通过促进灰棕色脂肪的形成来促进小鼠体重减轻，研究结果表明，肠道微生物可以直接调节机体应对环境改变的能量平衡。
然而暴露低温三周后，小鼠机体的体重开始稳定，科学家们表示，肠道可以吸收来自食物的多种营养，来中和额外的体重流失，进一步进行移植实验，研究者发现，和长期寒冷暴露相关的肠道微生物会促进肠道生长到一定尺寸，并且会诱发肠道细胞表面增加从而吸收较多的能量，相关研究结果表明，肠道微生物可以促进哺乳动物收获来自食物中的较多能量，以此来适应机体长期处于寒冷低温中所需的能量，从而帮助机体抵御低温。
下一步研究人员计划研究肠道微生物如何感知环境改变来影响宿主机体的能量平衡，他们希望本文研究对于后期开发新型疗法，来通过重塑肠道微生物帮助抵御肥胖等多种疾病。
doi:10.1016/j.cell.2015.11.004
PMC:
PMID:
Gut Microbiota Orchestrates Energy Homeostasis During Cold
Claire Chevalier8, Ozren Stojanovi 8, Didier J. Colin, Nicolas Suarez-Zamorano, Valentina Tarallo, Christelle Veyrat-Durebex, Dorothée Rigo, Salvatore Fabbiano, Ana Stevanovi , Stefanie Hagemann, Xavier Montet, Yann Seimbille, Nicola Zamboni, Siegfried Hapfelmeier, Mirko Trajkovski
Microbial functions in the host physiology are a result of the microbiota-host co-evolution. We show that cold exposure leads to marked shift of the microbiota composition, referred to as cold microbiota. Transplantation of the cold microbiota to germ-free mice is sufficient to increase insulin sensitivity of the host and enable tolerance to cold partly by promoting the white fat browning, leading to increased energy expenditure and fat loss. During prolonged cold, however, the body weight loss is attenuated, caused by adaptive mechanis maximizing caloric uptake and increasing intestinal, villi, and microvilli lengths. This increased absorptive surface is transferable with the cold microbiota, leading to altered intestinal gene expression promoting tissue remodeling and suppression of apoptosis—the effect diminished by co-transplanting the most cold-downregulated strain Akkermansia muciniphila during the cold microbiota transfer. Our results demonstrate the microbiota as a key factor orchestrating the overall energy homeostasis during increased demand.
