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高糖饮食——健康不能承受之重

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文章附图

高糖饮食为什么会导致糖尿病?长久以来困扰科学家们的一大医学难题或将揭开谜底。

科学家早就知道,高脂高糖的饮食会引起肥胖和糖尿病。但为什么会有这种因果关系?答案一直不明。肠道菌群对动物吸收营养来说必不可少,因此对健康来说非常重要,一个团队最近针对高脂高糖饮食对实验鼠肠道菌群的影响进行了研究。

分节丝状菌

一种重要的免疫细胞

在摄入高脂高糖饮食四周后,实验鼠出现了代谢综合征的典型症状,例如体重增加、胰岛素抵抗(指胰岛素促进葡萄糖摄取和利用的效率下降,机体代偿性地分泌过多胰岛素以维持血糖稳定,导致高胰岛素血症)和葡萄糖不耐受。实验发现,这些实验鼠的肠道菌群明显改变,尤其是分节丝状菌(在啮齿类、鱼和鸡中常见的肠道细菌)数量急剧下降,而其他细菌数量增加。

研究人员发现,分节丝状菌的减少会引起消化道中Th17免疫细胞数量减少。进一步实验表明,Th17免疫细胞对预防肥胖和糖尿病等疾病来说很重要:这些细胞产生的分子能减缓肠道“坏”脂质被吸收的速率,减少肠道炎症。换句话说,Th17免疫细胞能维持消化道健康,阻止机体吸收病原性脂类。

糖会引起健康变差

那么,高糖高脂饮食中究竟是什么成分导致了这些变化?该研究发现,元凶是糖。糖会清除分节丝状菌,因此Th17免疫细胞的保护性随之消失。研究人员给实验鼠喂食无糖的高脂肪饮食,结果发现,实验鼠的Th17免疫细胞数量没有减少,实验鼠也没有出现肥胖和糖尿病前期症状,而且就算实验鼠摄入的热量没有减少也如此。

但限制糖的摄入并不能帮到所有的实验鼠。对那些一开始就没有分节丝状菌的实验鼠来说,不吃糖没有显示出任何好处,它们依然会变得肥胖并患上糖尿病。科学家由此推测,一些流行的饮食干预手段(例如尽量不摄入糖)可能只对那些肠道菌群完整的人有效。科学家给这些缺乏分节丝状菌的实验鼠补充分节丝状菌,结果,哪怕它们摄入的是高脂肪饮食,它们的Th17免疫细胞数量也得以恢复,因此它们没有出现代谢综合征。

科学研究发现,肥胖鼠的后代不健康

可能带来新的疗法

虽然分节丝状菌在人体肠道中数量很少,但科学家推测,给人体补充其他某些益生菌可能会起到相同的保护作用。科学家还发现,给实验鼠补充Th17免疫细胞能够保护实验鼠。科学家推测,给人体补充这种细胞也可能有治疗作用,毕竟真正的保护来自被细菌诱导的Th17免疫细胞。

不良饮食和不良生活习惯会引起肥胖,而肥胖可造成多种严重疾病

上述新研究的结论是:高糖饮食的确有诱发糖尿病的风险;饮食、肠道菌群和免疫系统之间的复杂互动,对肥胖和2型糖尿病及其他疾病的发生有重要影响。科学家建议,为了拥有良好的健康状况,很重要的一点是,不仅要优化饮食结构,而且要改善肠道菌群或肠道免疫系统,而途径之一是增加诱导Th17免疫细胞的细菌。

通过研究胰岛素和胰岛素抑制蛋白,科学家为我们揭示——蚁后为什么比工蚁长寿得多

对许多动物来说,拥有太多后代可能造成寿命缩短。科学家推测,这一矛盾源自营养和代谢资源的分配方式。胰岛素是一种激素,它有助于把食物转化为能量,因此胰岛素在代谢中起重要作用,但其实,胰岛素对衰老也有影响。

蚂蚁是个例外

产卵是一种耗能严重的行为,因此需要额外的食物,这会造成胰岛素水平升高,胰岛素信号传导通路的活动增加,而这会导致大多数动物的寿命缩短。与此相反,限制饮食之所以有助于长寿,是因为阻止了胰岛素浓度上升。因此,一些科学家正在探索间歇性禁食是否对长寿有益。

如果说繁殖会导致折寿是一般规律,那么蚂蚁就是一大例外。虽然蚁后负责为整个蚁群“开枝散叶”,蚁后的基因组也与工蚁的相同,但蚁后比工蚁长寿许多。以花园黑蚁为例,一个蚁后可产卵百万枚,寿命长达30年,而它那些不育的工蚁姊妹只能活一年。在最近一项新研究中,科学家研究的是一种印度跳蚁,其蚁后通常能活5年,而工蚁只能活7个月左右。

当一个印度跳蚁蚁群中的蚁后死后,雌工蚁之间会采用触角互相打斗,以竞争成为下一个蚁后。胜者因此改变地位,变成假蚁后(科学上称之为“支配种群的可生殖雌虫”)。之所以说它是假蚁后,是因为它依然保持工蚁那样较小的体形。假蚁后不仅行为(包括产卵)像蚁后,而且预期寿命也从7个月左右延长到4年。而一旦假蚁后被另一只蚁后取代,那么前者就会回归工蚁身份,停止产卵,寿命也会缩短。

印度跳蚁蚁后通常能活5 年,而工蚁只能活7个月左右

一种调节机制

通过RNA测序,科学家调查了印度跳蚁的工蚁和假蚁后的组织样本,尤其是与代谢和繁殖有关部位的样本,这些部位包括脑、脂肪体(类似与高等动物的肝脏)和卵巢。他们发现,为了产卵,从工蚁变成假蚁后的蚂蚁会在脑中产生更多的胰岛素,这造成胰岛素信号传导的主要两条通路里的一条——MAPK通路激活,而该通路的调节对象正是代谢和卵子形成,该通路活动的增加能促进更多卵子形成。

假蚁后脑内增多的胰岛素诱导卵巢发育。接下来,假蚁后开始产生胰岛素抑制蛋白Imp-L2。这种蛋白会阻断胰岛素信号传导的另一条主要通路——AKT通路中的信号,而AKT通路控制衰老,其活动增加会导致寿命缩短。既然Imp-L2蛋白能阻止AKT通路的活动,那么这种蛋白能让假蚁后长寿就很好解释了。

科学家认为,这样的调节机制不仅在蚂蚁身上演化出来,而且可能在其他昆虫身上演化出来。这种机制很可能在蚁后和假蚁后的超常繁殖能力和超级长寿方面起了重要作用。同时,这项新研究也展示了采用合适的研究对象来探究一些生物学基本问题的重要性。例如,对实验鼠和果蝇等动物采用的大多数延寿手段都只能延长寿命的10%~20%。而蚂蚁的寿命增加竟然可达5倍以上,这自然让对蚂蚁的研究具有相当的重要性。尤其是,蚂蚁的胰岛素抑制蛋白不仅可能是蚂蚁自身的“青春泉”,而且可能为探索其他物种的衰老问题提供线索。

口服胰岛素有望问世

一些糖尿病患者需要在每餐之前自行注射胰岛素,这自然有些麻烦。那么,可以用口服胰岛素代替注射胰岛素吗?一个国际团队最近发现,他们最新开发的口服胰岛素片在实验鼠体内的吸收方式与注射胰岛素相同。

研发思路新颖

该团队表示,他们开发的最新的口服胰岛素几乎百分之百直接进入实验鼠的肝脏,而之前他们研发的口服胰岛素大多会在实验鼠的胃里被分解掉。

自行注射胰岛素会让一些患者感觉既不方便也不舒服,而迄今已测试的多种口服胰岛素都存在吸收率低的问题。该团队最新开发的口服胰岛素与众不同,是因为它采用了不同的剂型——它不用于吞服,而是被放在牙龈与内脸颊之间、借助颊黏膜来溶解。如此一来,胰岛素就被全部给药至肝脏,而不会在途中变质或浪费掉。

口服胰岛素显然比注射胰岛素方便得多(示意图)

优点不止方便

注射用胰岛素每次剂量基本为100国际单位。多种正在研发的吞服型胰岛素片因为会进入胃,所以剂量通常高达500国际单位,其中大部分在胃里被浪费。此外,大多数吞服型胰岛素片释放胰岛素需要2~4小时,而理想目标是让口服胰岛素片能在30~120分钟内释放完。与迅速起效的注射用胰岛素相似,最新研发的口服胰岛素的吸收时间仅为半小时,作用时间为2~4小时。

新型口服胰岛素即将进行人体试验。一旦试验成功,不仅会给糖尿病患者带来方便,而且会让治疗费用降低,这是因为口服胰岛素片不仅易于生产,而且成本较低。更重要的是,现行的胰岛素注射器基本都用难以回收的塑料制作,因而不环保,而口服胰岛素片对环境友好。还有一点也很重要——注射用胰岛素需要冷藏,而口服胰岛素片不需要。