氧气消耗量在小鼠意识清醒、自由采食的条件下逐个测量,使用开路间接量热法。小鼠在测量前适应新陈代谢箱20分钟,每次30s,共测1h。
在一个10天的短期正常饲养中,小鼠的总脂肪含量有相近的增长(66%,与14天比较)。一个28天的长期饲养并没有使身体总脂肪含量和附睾脂肪含量进一步增长。在14天的正常饲养中,脂肪含量的增长却同时伴随着饲料消耗量的减少(比GF低27%,( Fig. 1C)。
这些现象并不只是出现在雄性上:CONV-D B6雌性小鼠表现出了85%的总脂肪增长和9%的去脂体重减少,这和相同年龄的雄性小鼠没有显著差异。此外,脂肪储存的表现并不局限于B6近交系小鼠:一次对8周龄NMRI近交系小鼠的常规饲养实验中,其身体总脂肪含量增加了90%,附睾脂肪增加了31%(与GF比较)。
目前世界上有超过5亿人超重,其中有2.5亿人属于肥胖。这种增长的流行病威胁着不管是发达国家还是发展中国家,同时引起了一些并发症,包括II型糖尿病、高血压、心血管疾病和非酒精性脂肪性肝炎。在美国,64%的成年人超重或肥胖,促使卫生局把这种状况看作是如今公众健康最大的威胁。大多数人无法做到终身的、对体重控制有意义的饮食习惯改变。因此,改进食物成分或者发现新的药物作用靶点来减少能量的摄取、吸收和储存对公众的健康有长足的重要性。
CONV—R小鼠饲养在细菌隔离笼中,处于无特定病原体的状态,喂养高压蒸汽处理过的饲料。它们在8—10周龄的时候被转移到无菌隔离器中饲养2周,以模拟GF和CONV—D的生活环境。
8—10周龄的GF小鼠口服移植109个多形拟杆菌VPI-5482。在肠末梢、盲肠、结肠的移植密度为108—1011个/mL,由37℃下于BHI血琼脂中培养的肠腔细菌测得。
脂蛋白脂肪酶(LPL)实验LPL在附睾脂肪组织中的活性通过参考文献11的方法检验。
数据统计统计学上的显著差异使用t检验。超过两组小鼠的数据通过单因素方差分析得到比较。
肠道微生物导致成年GF小鼠身体总脂肪含量忽略食物消耗的快速增长的介绍。8—10周龄饲养在无菌环境(GF)和出生就生活在微生物环境(CONV—R)的雄性B6小鼠的比较显示CONV—R多含有42%的身体总脂肪,通过双能X线吸收计量法测得(Fig. 1A)。附睾脂肪的重量也要高47%(Fig. 1B)。一个有趣的现象是,高脂肪含量的CONV—R小鼠的饲料(57%碳水化合物, 5%脂肪)消耗量比GF小鼠低29%(Fig. 1C)。
正常饲养的野生型小鼠(CONV—R)和基因敲除小鼠接收时和无菌(GF)小鼠处于相同状态。GF小鼠喂养在无菌隔离器中,并处于严格的12小时循环光照下,同时用高压蒸AG九游会官方平台汽处理的食物喂养,任期自由采食。所有对小鼠的操作都是在华盛顿大学动物委员会规定的条款之下进行。
无菌小鼠的养殖.八周龄的CONV—R小鼠的盲肠内容物经过10毫升无菌磷酸盐缓冲液再悬浮后,取2毫升涂抹在7到10周龄GF小鼠的皮毛上。产生的小鼠(CONV-D)在无菌隔离器中饲养10—28天,和GF小鼠条件相同。
人类的肠道中含有数量巨大的微生物群。这些群落至少包含着1013个细菌,主要是厌氧菌,大约有500—1000个种类,他们总的基因组大概是人类的100倍。我们可以把微生物看作是新陈代谢的器官,这个器官能精确的调控我们的生理机能——但是我们自身却没有进化出这个器官。这个器官能处理我们食物中其他难以消化的部分,比如植物多糖。明确微生物控制的信号通路为找到新的作用靶点以促进人类的健康提供了机会。在目前的研究中,我们使用正常小鼠和转基因无菌小鼠来验证一个假设——微生物通过一条完整的信号通路来调节宿主的能量储存。
8—10周龄的雄性GF B6小鼠以成年CONV—R小鼠肠道末梢(盲肠)的不加分离的微生物处理,正常饲养14天,身体总脂肪上升了57%(Fig. 1A),附睾脂肪上升了61%(Fig. 1B)。然而去脂体重减少了7%,导致了两组之间总的体重没有明显差别。GF组和CONV—D组小鼠禁食后的血清三酸甘油酯水平相近。
和能量摄取、吸收或储存有关的非认知性的减少的药物作用靶点被发现,这和全球性的肥胖有重要关系。肠道微生物对食物中多糖的加工起着重要作用。我们发现对成年无菌(GF)C57BL/6小鼠用正常饲养动物的盲肠微生物处理过后,在忽略食物摄取的情况下喂养14天,增加了60%的身体脂肪总量和胰岛素耐受性。对无菌小鼠和正常饲养小鼠的研究表明微生物促进了肠道内的单糖吸收,最终诱导了肝脏脂肪的新合成。禁食诱导脂肪细胞因子(Fiaf),一种血管生成素样蛋白,在正常饲养小鼠的肠上皮细胞中被选择性的抑制。对无菌小鼠和正常饲养小鼠,普通小鼠和Fiaf基因敲除小鼠的分析表明,Fiaf是一种循环脂蛋白脂肪酶抑制剂,它的抑制作用对由微生物引发的脂肪细胞中三酸甘油酯的沉积必不可少。对Rag1—/—动物的研究表明这些宿主反应并不需要成熟的淋巴细胞。我们的发现证明了肠道微生物对宿主从饮食中获取能量起着重要作用。
以绿色荧光染料为基础的实时的定量反转录酶—聚合酶链锁反应(qRT-PCR)。RNA按照支撑材料描述的方法分离出来,并且通过反转录酶和短dT15引物实现反转录。qRT-PCR实验按照文献10的方法实施,除了25ul的反应包含的cDNA相当于1ng的总RNA和900nM的基因特异性引物。所有的实验都通过ABI棱镜7700序列检测器实施3次。L32 RNA的数据都进行了标准化分析。
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