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为探究饮食对L. Mix 影响骨量和瘦肉量效果的作用,相关研究人员开展 “Dietary fat content modifies the effects of a probiotic mixture on bone mass and lean mass in female mice” 研究,发现其效果受饮食脂肪含量影响。推荐阅读,助您了解肠道菌群与肌肉骨骼健康关联。
在人体的奇妙世界里,随着年龄的增长,骨骼和肌肉会悄悄发生变化。骨头里的骨量会逐渐减少,肌肉也不再像年轻时那样紧实,这可不是小事。骨量减少意味着骨折的风险大大增加,而肌肉量下降则可能引发肌肉减少症(sarcopenia) ,给患者带来极大的痛苦,也让社会承担着沉重的医疗负担。所以,找到安全有效的预防方法,成了医学领域亟待解决的难题。
肠道菌群(gut microbiota,GM)作为人体肠道内的 “小世界”,近年来备受关注。科学家发现,它在调节骨量方面有着重要作用,而且还和肌肉量存在关联。此前,研究人员已经发现一种由副干酪乳杆菌(Lacticaseibacillus paracasei)DSM13434、植物乳杆菌(Lactiplantibacillus plantarum)DSM 15312 和 DSM 15313 组成的益生菌混合物(L. Mix),能够防止去卵巢(ovx)小鼠和绝经后妇女的骨质流失。
然而,饮食这个生活中再常见不过的因素,却给研究带来了新的谜团。饮食不仅能改变肠道菌群的组成和功能,还会影响骨代谢。比如,高脂肪饮食会导致肥胖,不少研究表明,严重肥胖会降低骨密度和质量。可让人疑惑的是,饮食对骨代谢的影响是否受到肠道菌群的调控?益生菌对骨量的作用会不会被饮食中的脂肪含量左右?这些问题就像一团迷雾,笼罩在科研人员心头。
为了拨开这团迷雾,来自相关研究团队的科研人员在《Scientific Reports》期刊上发表了题为 “Dietary fat content modifies the effects of a probiotic mixture on bone mass and lean mass in female mice” 的论文。他们通过一系列实验,得出了重要结论:L. Mix 对骨量和瘦肉量的有益作用会受到饮食脂肪含量的影响,而且在低脂肪饮食(LFD)的小鼠中,这种益生菌混合物的有益效果与肠道菌群组成和功能的变化有关。这一发现意味着,L. Mix 和健康饮食搭配起来,可能成为维护雌性小鼠肌肉骨骼健康的 “黄金组合”。
在这场探索之旅中,研究人员用到了好几种关键技术方法。首先是动物实验,他们精心挑选了 C57BL/6J 雌性小鼠,给它们安排不同的饮食(高脂肪饮食 HFD 或低脂肪饮食 LFD),并进行去卵巢或假手术处理,同时用L. Mix 或载体进行为期 12 周的干预。接着,利用双能 X 线吸收法(Dual X-ray absorptiometry)来测量小鼠全身的骨密度、脂肪量和瘦肉量;通过外周定量计算机断层扫描(peripheral quantitative computed tomography,pQCT)和高分辨率微计算机断层扫描(high-resolution MicroCT,μCT)对小鼠的骨骼进行详细分析;还借助生物力学实验,进行三点弯曲测试来评估骨骼强度。另外,血清测量、基因表达分析、乳酸测量以及对盲肠内容物进行宏基因组测序和生物信息学分析等技术,也为研究提供了有力支持。
下面我们来看看研究人员的重要发现:
1. 益生菌混合物对不同饮食雌性小鼠瘦肉量的影响
研究人员将 10 周龄的小鼠进行分组,分别接受假手术或去卵巢手术,然后在饮用水中添加L. Mix 或载体,同时让它们食用 HFD 或 LFD,持续 12 周。结果发现,HFD 和去卵巢手术会让小鼠体重、脂肪量和空腹血糖水平上升,而L. Mix 对这些指标没啥影响。有趣的是,在吃 LFD 的小鼠中,L. Mix 能增加它们的全身瘦肉量,但对吃 HFD 的小鼠却没有这种效果。就好像L. Mix 在 LFD 小鼠身上找到了 “发力点”,可在 HFD 小鼠那里却 “使不上劲”。
2. 益生菌混合物对不同饮食小鼠骨密度的影响
研究人员通过双能 X 线吸收法测量小鼠全身骨密度,发现去卵巢会让吃 LFD 和 HFD 的小鼠骨密度都下降。不过,在吃 LFD 的小鼠中,接受L. Mix 治疗的小鼠骨密度比用载体治疗的小鼠要高,而在吃 HFD 的小鼠中,L. Mix 却没有这种提升效果。进一步用 CT 对小鼠的胫骨和股骨进行详细分析发现,L. Mix 能增加吃 LFD 小鼠股骨和胫骨的皮质面积、胫骨的皮质厚度,还让股骨的最大力(Fmax)有增加的趋势,但对小梁骨密度没什么影响。这说明L. Mix 主要是通过影响皮质骨质量,来提高吃 LFD 小鼠的全身骨密度。
3. 益生菌混合物对 LFD 小鼠肠道菌群的影响
为了弄清楚L. Mix 在 LFD 小鼠身上发挥作用的内在机制,研究人员对小鼠盲肠内容物进行了宏基因组测序。结果发现,L. Mix 治疗后,小鼠体内Lacticaseibacillus paracasei和Lactiplantibacillus plantarum的相对丰度大幅增加,这表明治疗成功了。而且,L. Mix 还改变了肠道菌群的组成和功能。虽然在门水平上,各组之间没有明显差异,但在物种水平上,L. Mix 治疗的小鼠和载体治疗的小鼠肠道菌群组成有显著不同。此外,L. Mix 还影响了肠道菌群的功能,KEGG 模块、酶(ec)和 KEGG 直系同源(ko)的分析都证明了这一点。看来,L. Mix 就像一个小小的 “菌群魔法师”,在 LFD 小鼠的肠道里施展了神奇的 “魔法”。
研究人员通过这些结果得出结论:益生菌L. Mix 对骨骼和瘦肉量的有益作用依赖于饮食,并且和肠道菌群组成及功能的变化密切相关。这一研究意义重大,它揭示了饮食、益生菌和肌肉骨骼健康之间的微妙关系,为未来预防和治疗骨质疏松症、肌肉减少症等相关疾病提供了新的思路。不过,目前的研究也存在一些局限性,比如实验动物数量有限,导致在分析个体物种和 KEGG 模块途径的变化时受到限制。而且,虽然发现了L. Mix 的有益作用,但具体的作用机制还不完全清楚。未来,还需要更多深入的研究,比如开展大规模的临床研究,进一步探索饮食和肠道菌群在人体中的相互作用,找到更有效的干预措施,为人们的肌肉骨骼健康保驾护航。相信在科研人员的不断努力下,这个领域会有更多新的突破,为人类健康带来更多希望。