近年來,腸道菌群的研究越來越熱。腸道菌群與宿主共生,通過各種機制影響宿主新陳代謝功能,而且在動物和人體代謝產熱過程中發揮重要作用,是代謝和疾病領域一個重要的研究方向,它不僅是醫學基礎研究,而且跟我們的生活健康密切相關。以腸道菌群為研究靶點,大量的果蠅、嚙齒類動物、人體等相關的腸道菌群與代謝健康、能量平衡的研究被大量報道。
典型案例1
The role of
gut microbiota in the regulation of standard metabolic rate in female
Periplaneta americana[J]. Ayayee P A , Agustí Mu?oz-Garcia, Keeney G D .
Peerj, 2018, 6(4).
對昆蟲來說,標準代謝率(SMR)反映了其能量使用(用于生長和繁殖)與能量消耗(覓食、進食和消化)之間的平衡。美國肯特州立大學、俄亥俄州立大學生物科學系科研人員研究了飲食和抗生素對美洲大蠊SMR的同步影響,結果發現高蛋白碳水化合物比率喂養下細菌負荷的嚴重減少減少了兩種飲食類型中雌性的SMR,認為腸道細菌在不同飲食條件下作為宿主能量消耗調節器有巨大的市場潛力。文中代謝實驗通過SSI昆蟲呼吸代謝系統進行測量,該系統不僅能夠測量各代謝參數,還可以對原始代謝曲線進行實時分析處理。

標準代謝率(SMR)和腸道微生物負荷相關性
類似關于果蠅腸道菌群的案例見:Dietary nutrient balance shapes phenotypic traits of Drosophila melanogaster in interaction with gut microbiota. Y.Henry, J.Overgaard, H.Colinet. Physiology Part A: Molecular & Integrative Physiology, 2020,Volume 241. 文中實驗使用16通道果蠅呼吸代謝系統研究果蠅的呼吸代謝情況,如下圖呼吸商、氧氣消耗等。

典型案例2
The gut microbiome regulates host glucose homeostasis via peripheral serotonin. Alyce M. Martin, et al. PNAS. 2019,September 16.
腸道微生物群是宿主代謝方面的既定調節器,如葡萄糖處理。盡管腸道微生物群對宿主葡萄糖平衡產生了已知影響,但基本機制尚不清楚。澳大利亞弗林德斯大學健康與醫學研究所,加拿大McMaster
University醫學院內分泌學和代謝系,代謝、肥胖和糖尿病研究中心等機構研究認為,失調的腸道菌群可通過分泌次級膽汁酸刺激腸壁細胞大量分泌“快樂激素”——5-羥色胺,進而升高血糖水平,使得患者長期處于持續高血糖狀態,導致糖尿病的發生發展。文中能量消耗試驗是通過SSI實驗動物能量代謝監測系統評估小鼠氧氣消耗,二氧化碳排放、氣體呼吸交換比率和休息能量消耗。

能量消耗(D)和呼吸交換比率(E)