不吃早餐后果有多严重?浙大研究团队Cell发文:小肠负担加重,代谢疾病风险上升!

学术   2024-10-30 17:15   江西  
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科研工具作图丨实验SCI统计分析国自然

有多少人经常因为忙碌而跳过早餐?

老一辈总说:“早饭要吃好,午饭要吃饱,晚饭要吃少。”但在如今快节奏的生活中,很多人为了多赖床几分钟,干脆把早餐给省了。殊不知,这背后隐藏的风险可不小!

近期,良渚实验室/浙江大学医学院/附属邵逸夫医院王迪团队联合浙江大学爱丁堡大学联合学院刘琬璐团队及中国科学院上海药物研究所刘佳团队在Cell杂志发表了题为“A two-front nutrient supply environment fuels small intestinal physiology through differential regulation of nutrient absorption and host defense”的文章。

该研究绘制了小肠双向营养供应环境图谱,系统地阐述了其核心特征及其动态规律,并通过可视化技术展示了不同营养路径和营养种类在小肠吸收过程中的时空分布特点及其对机体防御和营养吸收的调控作用。结果还发现,不吃早餐会导致小肠“过载”,增加代谢疾病的风险!

研究背景:小肠从哪吸收营养?


小肠是人体中至关重要的消化器官,不仅负责吸收大部分营养物质,还承担着分泌激素、与共生微生物相互作用以及抵御病原体入侵的多重任务。
小肠的独特之处在于其双向营养供应机制:

1.肠腔侧:即直接从小肠腔内吸收营养物质的过程。当食物经过消化被分解成可吸收的小分子后,这些营养物质通过小肠壁上的绒毛和微绒毛被吸收入体内

2.血流侧或浆膜侧:即从血液或其他组织液中向小肠输送的物质,或者从小肠向血液中释放的物质。

这种“肠内外”双向营养供应模式的平衡对维持肠道健康至关重要。然而,关于这一双向供应模式如何具体调控小肠生理功能的研究仍然较为有限。于是研究团队以此为切入点进行了探索。

研究亮点


1.小肠双向营养供应环境高分辨率图谱;
2.小肠营养吸收的时空动态和细胞类型趋向性;
3.双向营养供给对肠上皮细胞功能分区的影响;
4.不吃早餐通过诱导上皮过度脂质吸收而加重代谢性疾病。

小肠双向营养供应全景图


首先,研究团队设计了3种不同的小鼠营养供给模型:
  1. 假手术组小鼠:正常进食,静脉注射生理盐水;
  2. 全胃肠外营养组(TPN)小鼠:剥夺其食物,仅通过尾静脉注射营养液;
  3. 饥饿组小鼠:剥夺其食物,尾静脉注射生理盐水。
同时研究团队开发了一种新的方法来提取肠间质液(GIF),并对其进行了蛋白组学、代谢组学和转录组学分析。
GIF:是一种近端细胞外液,积聚在小肠组织内,其内容物的组成受肠腔侧和血供侧输入的影响,包括饮食,微生物和细胞来源的代谢产物,以及相关的蛋白质因子。它反映了小肠内的微环境和细胞之间的相互作用。
研究人员发现肠腔侧营养显著增加了脂质和胆汁酸代谢物的丰度,并影响了脂质吸收、上皮屏障功能和激素产生。而血供侧营养则富集了碳水化合物和有机酸,对肠道组织结构的支持、细胞适应性以及免疫调节有更大的影响
此外,微生物组分析显示,乳杆菌在肠腔侧富集,对脂质吸收有积极影响,而血供侧则富集副拟杆菌。

双向营养供应对小肠功能的影响


研究团队通过可视化分析两个供应侧的养分吸收模式,结果发现肠腔面供给的营养在小肠吸收具有空间分布差异及细胞类型偏好性,主要表现为脂质在绒毛顶端被吸收且杯状细胞偏好性摄取谷氨酰胺,而血供面营养则表现为均一性吸收。

为分析其具体的调节机制,研究团队通过对不同组别小鼠的小肠细胞进行单细胞RNA测序(scRNA-seq)分析,确认了六种不同的细胞群,并发现这些细胞在不同位置上的基因表达差异主要与屏障功能相关。
进一步的GIF代谢组学分析发现,细胞松弛素H(CyH)可以破坏细胞骨架。在肠道内侧提供营养时,CyH的含量较低;而在浆膜侧提供营养时,CyH的含量较高。
接着,研究人员分析了空肠中的真菌菌群,发现在肠外营养供给时会引起肠道特定真菌及相关代谢产物CyH的显著增加,进而导致上皮细胞间紧密连接受损。并且抗真菌药物能够缓解这类损害。

不吃早餐会导致小肠过度吸收胆固醇


研究团队进一步设计了三种喂养模式:模拟不吃早餐组、模拟不吃午餐组、模拟不吃晚餐组。
结果显示,模仿不吃早餐(BSF)的喂养模式导致小鼠体重轻度增加,但食物摄入量不变。BSF显著增加了关键胆固醇转运蛋白基因Npc1l1的表达,而午餐跳过(LSF)和晚餐跳过(DSF)对Npc1l1上调的影响较弱。
值得注意的是,停止BSF诱导后,这些小鼠仍然保持较高的脂质吸收率。提示不吃早餐带来的影响可能是持续的。
进一步的,研究团队使用易患动脉粥样硬化的ApoE缺陷(Apoe−/−)小鼠,喂食高胆固醇饮食(HCD),并采用跳过早餐的模式持续10周。
结果显示BSF导致Npc1l1在上皮中的表达显著增加血清中甘油三酯、总胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇水平升高,同时粪便中排出的胆固醇水平降低。
此外,BSF还导致动脉粥样硬化病变面积显著增加,病变中积累了更多的脂质和胶原蛋白。

本研究通过将免疫代谢学研究拓展到营养吸收、宿主防御及代谢稳态的系统层面,揭示了三者之间相互调节和稳定的关键机制。这些发现不仅深化了我们对小肠生理功能的理解,也为临床治疗全肠外营养副作用及饮食紊乱引起的肠道免疫屏障受损和代谢紊乱提供了新的策略和思路。
最后,忙碌的同时也要坚持吃早餐,可别小瞧了它的影响哦~

内容来源:DOI: 10.1016/j.cell.2024.08.012

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