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研究发现膳食纤维能降低食欲

已有 5550 次阅读 2014-4-30 07:13 |个人分类:自然科学|系统分类:海外观察|关键词:学者

用小鼠进行的最新研究发现,膳食纤维代谢产物能作用于下丘脑调节食欲。提示摄取膳食纤维可能真的能减肥。

ncomms4611.pdf

经常有人告诉我们高纤维素能减肥,但到底如何发挥作用其实并不清楚。许多流行病学研究显示纤维素摄取数量和肥胖存在负相关,统计学关联只是提示纤维素可能具有减肥作用,但并没有告诉我们为什么会有这样的作用。我们过去的许多医学生物学知识都来自相关性研究和流行病学调查资料,但我们不知道或无法知道内在原因。就是我们平时经常说的描述性研究,缺乏机制研究。伦敦帝国大学生物化学家Jimmy Bell针对这个现象的机制开展了研究,他们的论文发表在今天的《自然通讯》上。

Bell说,到今天为至,高纤维素饮食辅助减肥的原因一直被推断为纤维素能刺激消化道分泌食欲抑制激素。动物实验结果确实如此,但在人类并没有发现这些激素发生改变。或者说我们根本不了解原因,Bell和同事决定看个究竟。

 首先,他们希望看看纤维素在肠道内细菌的发酵产物,关注短链脂肪酸类代谢产物醋酸(典型打靶法或胡乱瞎猜的研究),醋酸是肠道中最多的细菌代谢生成的短链脂肪酸,能被消化道吸收进入血液循环。不过纤维素促进短链脂肪酸在过去早有人研究,多数从肠道菌群的角度探讨,去年曾经有学者发现来自居家环境的菌群进入肠道能减少哮喘的发病率。

根据这个思路,他们给动物喂部分标记C13的纤维素(这个有点新意),纤维素一般会被肠道内细菌代谢为醋酸,醋酸不仅对胃肠道产生影响,也能对大脑产生作用,例如下丘脑负责饮食调节的中枢。其实,醋酸的作用不只如此,对免疫系统也很重要。这次研究人员发现,醋酸在细胞内可参与谷氨酰胺-谷氨酸循环,这是控制神经递质释放的关键代谢途径,并和食欲的控制有关系。饮酒也可以引起同样的代谢改变。

小鼠喂养大剂量,会减少食物摄取数量,体重比对照组明显减小。加拿大艾伯塔大学电生理学家William Colmers是研究下丘脑神经递质功能的专家。Colmers认为这个实验很不错,但他认为对结果存在过度解读的嫌疑,实验组动物食物中的膳食纤维比例高达11%,这么高的比例会导致动物消化变慢,动物减少饮食或者只是因为消化不好而已。至于下丘脑食欲调节中枢的功能和神经递质变化,受到的影响因素太多了。一个精神刺激,看到恶心图片都可能导致食欲不振。

Colmers认为,将醋酸解释为通过调节神经递质影响食欲简直就是对神经递质的无知。这是把神经系统的代谢和工作原理想的过于简单(喝醋效果不是更直接)。大脑内神经递质的释放是受到严格控制的,不会因为一种代谢产物就会发生很明显变化(其实大脑并非如这个威廉认为的那样,也许真的某一种和几种简单代谢产物就可对大脑产生剧烈影响,咖啡因和尼古丁的作用大家都知道的)。

Bell对研究很有信心,虽然只是用动物做的研究,但他们解释这一机制在人类应该具有作用。醋酸是大脑的代谢原料之一,正是肠道细菌帮助我们提供这一代谢物质。中国山西一些人好吃醋,也许是因为肠道细菌产生醋酸的能力下降,或者是大脑对醋的敏感性降低,导致需要经常额外吃醋。

   Bell等准备用人来检验这个假说,测定血液中醋酸不困难,但是要分析人类大脑的神经递质,那就不容易了。大多数人每天摄取的纤维素大约10-20克,长期提高摄取量比较困难。Bell准备在补充纤维素的同时增加醋酸的补充,并计划制造一种醋酸缓释纳米颗粒,以帮助人们控制食欲。


(a) Representative 13C (125.03 MHz) HR-MAS spectra (4 °C, 5 kHz) of the hypothalamus from a mouse fasted overnight, 15 min after i.p. [2-13C] acetate administration (500 mg kg−1). Inset: Representative 13C HR-MAS spectra (28–38 p.p.m.) from the hypothalamus of an overnight-fasted mouse, 180 min after [U-13C] inulin administration (100 mg) by gavage. (b) Increases in 13C incorporation into the acetate C2, GABA C2, Glu C4, Gln C4 and Lac C3 carbons (mean+s.d.) in the hypothalamus and remaining brain biopsies, following 0, 15, 30 min i.p. [2-13C] acetate (n=18) or 180 min intragastric [U-13C] inulin administrations *P<0.05, **P<0.01, ***P<0.001 (n=4). (c) Summary of the effects of [2-13C] acetate or [U-13C] inulin administrations in hypothalamic metabolism. Extracellular [2-13C] or 13C2 acetate derived from plasma or cerebrospinal fluid are transported primarily to the astrocytes, where they are metabolized oxidatively in the TCA cycle, labelling astrocytic glutamate C4 and glutamine C4 that exchange with the corresponding neuronal pools through the glutamate–glutamine cycle, labelling GABA only in gabaergic neurons. (2-13C) or 13C2acetate are also oxidatively recycled in the neuronal cycle, originating the Lac C3 resonance. The glutamate–glutamine and GABA cycles support glutamatergic and gabaergic neurotransmissions, the two fundamental synaptic events triggering increased Ca2+ uptake and competitive Mn2+ uptake (MEMRI) that determine the appetite impulse.

http://www.nature.com/news/dietary-fibre-acts-on-brain-to-suppress-appetite-1.15127




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