Gut Commensal Candida albicans Constrains Whole-Body Energy Storage in Mice
白色念珠菌(*Candida albicans*)在肠道内的持续性、非感染性定植通过重塑细菌微生物组和胆汁酸谱以减少脂质吸收,同时通过涉及 T 细胞的协调代谢和 17 型免疫反应来增强能量消耗,从而限制小鼠的全身能量储存并抵御饮食诱导的肥胖。
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在小鼠的肠道内,存在着一个庞大且繁忙的生态系统,其中主要由帮助消化食物和调节健康的细菌组成。几十年来,科学家们几乎完全专注于这些细菌居民,将它们视为代谢的主要构建者。然而,在这个微生物群落中,隐藏着一个更小、经常被忽视的王国:真菌。虽然细菌是主导者,但真菌也始终存在,有时数量极少,与它们的细菌邻居一起生活在一个复杂的相互作用网络中。肠道中最常见的真菌之一是一种名为“白色念珠菌”(Candida albicans)的酵母菌。通常,人们只认为这种生物是在人体虚弱时引起感染的麻烦制造者,但在健康的宿主体内,它通常作为一种无害的居民静静地生活着。研究人员面临的一个重大问题是,这些安静的真菌邻居是否对日常能量平衡有任何作用,或者它们仅仅是消极的乘客。
卡尔加里大学的一个科学家团队决定通过观察这种特定的酵母如何与肠道其余群落相互作用以影响身体储存能量的方式,来寻找答案。他们使用了一种特殊的实验小鼠,这些小鼠出生时没有任何自身的微生物,这使得他们能够从头开始构建一个受控的群落。他们向一些小鼠引入了一组已知的小规模、明确定义的细菌,而对另一些小鼠,则在加入这些细菌的同时,还添加了同样的白色念珠菌酵母。随后,他们给这些小鼠喂食了一种旨在使其增重的饮食,类似于人类的高脂肪、高蔗糖饮食。目标是观察酵母的存在是否改变了小鼠处理额外热量的方式。
结果令人震惊。携带酵母和细菌的小鼠即使摄入同样多的食物,也比仅携带细菌的小鼠保持得明显更瘦。事实上,携带酵母的小鼠不仅吃得更少,而且从食物中吸收的脂肪也更少,并消耗了更多的能量。研究人员发现,酵母改变了肠道的化学环境,特别是改变了胆汁酸的混合比例。胆汁酸是肝脏产生的天然去污剂,有助于分解脂肪以便吸收。在携带酵母的小鼠中,肠道细菌被重塑,从而减少了用于分解脂肪的这些有益胆汁酸的可用量。因此,肠道内壁吸收了较少的饮食脂肪,导致更多的脂肪未被利用便排出了体外。
但故事并未止步于肠道。研究人员还观察了小鼠脂肪组织内部发生的情况。他们发现,酵母的存在触发了免疫系统的特定反应,特别是涉及一种被称为伽马德尔塔T细胞(gamma-delta T cell)的白细胞。这些细胞是人体防御系统的一部分,在携带酵母的小鼠脂肪组织中变得更加活跃。这种免疫活动似乎开启了脂肪细胞中的一个“恒温器”,导致它们将能量以热量的形式燃烧掉,而不是将其作为额外的重量储存起来。脂肪细胞本身变得更小,并且利用氧气的效率更高,这表明它们正在更努力地燃烧燃料。
为了确认这些免疫细胞是否确实是导致小鼠体型较瘦的原因,科学家们重复了实验,使用了那些在遗传上无法产生这些特定伽马德尔塔T细胞的小鼠。当这些小鼠携带酵母时,它们并不会像正常小鼠那样保持苗条;它们体重增加了,尽管与没有酵母的小鼠相比仍有一定的保护作用。这表明,虽然这些免疫细胞是拼图中的关键部分,但它们并不是唯一的因素。酵母正在策划一个复杂的、多部分的策略:它改变了肠道化学性质以阻断脂肪吸收,并向免疫系统发出信号,以提高脂肪组织中的“热量”。
这项研究表明,宿主与其微观邻居之间的关系比此前认为的要复杂得多。这不仅仅关乎细菌;即使是一个微小且持久存在的真菌居民,也能重塑整个身体的代谢景观。研究揭示了身体的能量平衡是肠道微生物群落、它们产生的化学物质以及免疫系统对其反应之间协调努力的结果。与其将这种酵母视为简单的乘客或潜在的病原体,这些发现显示它是一个积极的调节者,可以限制身体储存能量的方式。这项工作为理解我们体内的多样化生命王国如何共同决定我们储存脂肪还是燃烧脂肪打开了一扇新的大门,强调了即使是我们内部生态系统中最小的成员,也能对我们的健康产生深远的影响。
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