《細胞》子刊：胖五斤而傷全身！多組學揭秘少量增重竟會激活心臟病相關分子通路｜科學大發現

眼看馬上要過年了，奇點糕買年貨買得風生水起。嗯，瓜子薯片來一點，肉脯堅果來一點，旺旺大禮包來一點……回過神，還在安慰自己，沒關係，過節嘛，不就是每逢佳節胖三五七九斤……

什麼？還九斤？胖五斤你的身體就扛不住了信不信？

近期，《細胞系統》上發表了一項來自斯坦福大學醫學院的研究成果。Michael Snyder教授領導的科學團隊發現，「適當」地增加體重，竟然會對整個身體的微生物、代謝、基因表達等多個層面產生影響[1]！實驗中，參與者在30天內增重2.8千克，體內菌群產生了明顯的變化，炎症和免疫反應上調，甚至有一條與心臟病相關的分子通路也被激活了！

這不由得讓奇點糕覺得，胖上五斤，對我們來說可能只是褲腰有點緊，對身體來說，好像是一場重大危機啊。

Michael Snyder教授

近年來，肥胖已經越來越引起我們的重視了，畢竟它已經和糖尿病、心腦血管疾病等人類殺手扯上密不可分的關係。既往的研究往往把肥胖和某個具體的疾病關聯起來，探究它們之間的關係。但是，肥胖可不僅僅是脂肪細胞那點兒事兒，它的影響力太大了，這也摻和一腳那也指揮一下。俗話說管中窺豹只得一斑，只從某個角度來研究肥胖，恐怕結果也不甚全面吶。

Snyder教授有了一個想法——我們要搞清楚所有的細節！肥胖你能影響的範圍廣，那麼我們就全研究一遍！

說起來不容易，做起來更難。單個組學領域的研究已經足夠複雜了，Snyder教授卻想要把基因、轉錄、蛋白質、代謝、以及微生物等多個組學領域綜合起來進行大數據分析，並且還完成了，不得不佩服科學家的執行力和毅力。

一次測量涉及這麼多指標

在這次試驗中，研究者選擇了23名參與者，他們的體重指數在25-35之間，也就是我們所說的超重，還沒有胖到生病的地步。這批參與者中，一半人對胰島素敏感，另一半則有顯著的胰島素抵抗，這是2型糖尿病的先兆。

研究者首先為參與者定製了為期30天的高脂飲食，體重達到峰值時保持了7天的無節制飲食，之後再用60天的時間把體重降下來。普遍來說，為了吃胖，男性參與者每天多吃了1000卡路里，女性則是750卡路里。這樣吃的結果就是，一個月之後，他們平均胖了2.8千克。

嗯，這個周期看起來跟我們春節乾的事兒差不多……

先吃胖，再減肥，這就是我們接下來幾個月要做的事

五斤說多還真不多，就奇點糕的個人體驗，最緊的褲子依舊能穿，雙下巴也沒出來。但是表面的平靜下，還真是波瀾起伏啊！

首先，在整個變胖過程中，研究者發現有318個基因的轉錄水平發生了顯著變化，不出所料，很多都與脂質的代謝有關。進一步分析這些基因涉及的通路，研究者發現了一大批都與炎症反應有關！這炎症，可是糖尿病患者的面臨的一個關鍵問題啊。

變胖路上各種生物指標都發生了明顯的變化

涉及的多種通路，包括炎症反應

最嚇人的是，研究者還發現，與擴張型心肌病（dilated cardiomyopathy）有關的一些基因[2]表達也增加了！這會影響心臟的泵血能力，增加心力衰竭的風險。或許這可以解釋為啥胖人愛得心臟病呢。

接下來，研究者分析了受試者腸道微生物的變化。這回有意思了，在胰島素敏感（IS）參與者和胰島素抵抗（IR）受試者之間，出現了很大的不同。

在胰島素敏感受試者中，體重增加帶來的是疣微菌科（Verrucomicrobiaceae）和嗜黏蛋白阿克曼氏菌（Akkermansia muciniphila）丰度有了顯著的提高。A. muciniphila是近年來的明星菌種，早有研究者證實，無論是在小鼠還是人體內，在體重增加的情況下，A. muciniphila會幫助我們對付胰島素抵抗，起到一種保護作用[3,4]。而胰島素抵抗參與者的菌群卻沒增加——或者說本來他們也沒有多少。

利用不同測序方法發現微生物種群的變化

按照Snyder教授的說法，這些激活的途徑雖然並不意味著疾病的發生，但是卻預示著，「某些事要開始了」。

不過也不用太害怕，當參與者把長的肉又減掉了之後，大部分的身體指標都回復了原來的水平，只有一小部分還會持續一段時間。

說實話還是很怕，抱緊身邊的奇點糕

這項成果對研究者們來說倒是個確確實實的好消息。利用新的科研工具，跟蹤體內數百萬分子的波動，我們可以清楚了解體內到底在發生什麼。一方面我們對生化指標與健康的關係有了更深一步的了解；另一方面，在醫療保健上，精密記錄個體的生理指標變化，讓我們又朝著個性化治療邁出了新的一步。

西雅圖系統生物學研究所（Institute for Systems Biology）的創始人Leroy Hood認為這是一項里程碑式的研究。他認為個體化醫療雖然昂貴，但是具有很大的潛力，個人的特徵是需要被納入治療體系的[5]。

為了促進相關研究的發展，本項試驗中數十億次測量的數據大部分都被公開，並且參與者們將繼續以年為單位提供健康數據。

奇點糕想起了科幻小說和電影里常見的場景。未來我們將會有一個人工智慧管家，時時記錄我們的身體指標變化，並給出相應的建議。看來現在就是科幻走進現實的第一步呀。

參考資料：

[1]Piening B D, Zhou W, Contrepois K, et al. Integrative Personal Omics Profiles during Periods of Weight Gain and Loss[J]. Cell Systems, 2018.

[2]Dela Cruz, C.S., and Matthay, R.A. (2009). Role of obesity in cardiomyopathy and pulmonary hypertension. Clin. Chest Med. 30, 509–523

[3]Everard, A., Belzer, C., Geurts, L., Ouwerkerk, J.P., Druart, C., Bindels, L.B.,Guiot, Y., Derrien, M., Muccioli, G.G., Delzenne, N.M., et al. (2013). Crosstalk between Akkermansia muciniphila and intestinal epithelium controls diet-induced obesity. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 110, 9066–9071.

[4]Roopchand, D.E., Carmody, R.N., Kuhn, P., Moskal, K., Rojas-Silva, P.,Turnbaugh, P.J., and Raskin, I. (2015). Dietary polyphenols promote growth of the gut bacterium Akkermansia muciniphila and attenuate high-fat dietinduced metabolic syndrome. Diabetes 64, 2847–2858.

[5]https://www.mercurynews.com/2018/01/17/stanford-weight-gain-changes-your-whole-body/

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