澱粉酶基因與腸道微生物的微妙平衡!

新研究找來口水消化澱粉能力很強的人,把他們腸道微生物移植給無菌老鼠,結果老鼠很快就變胖了!這是為什麼呢?

Sidney
Sidney
Aug 11 · 5 min read
Photo by Andrew Wong on Unsplash

記得很久很久以前,我有提過吃壽司飯比較不會胖,理由是人類沒辦法的澱粉酵素不太能消化冷飯的關係,因此實際獲取的熱量會比較少。但自從我看了這篇文章裡提到的研究之後… 讓我覺得事情好像沒有凡人們想的那麼簡單呀!

至於為什麼呢? 跟我們的口水有關係,具體來說是編碼唾液澱粉酶的基因 AMY1!先前共筆曾經分享過「唾液澱粉基因 AMY1 的拷貝數變異(AMY1 copy number variations,簡稱 AMY1 CNVs)」與個體代謝澱粉的能力有關,而最新的研究則告訴我們,AMY1 CNVs 也跟腸道細菌組成有關係。

基因拷貝數變異指的是什麼?
簡單來說就是某一個片段的基因,在整個基因裡面重複出現,在基因表現的時候,就會表現多次。就以唾液澱粉酵素基因,AMY1 來說,如果它的重複出現的數量多了,再表現該基因片段的時候,就會一次生成比較多的唾液澱粉酵素,而這樣的唾液就比較能消化分解澱粉食物。

AMY1 基因拷貝數與澱粉酶活性強度的關係

目前科學家根據 AMY1 CNVs 數量,區分成三類,分別是:

  1. 低唾液澱粉酶活性:二倍體 AMY1 CNVs 小於 5 以下

AMY1 CNVs 大於 8 就可以歸類在高 AMY1 CNVs,那人類的 AMY1 CNVs 能多到什麼程度呢?目前是不知道天花板在哪,但從參考文獻裡的參與者資料來看,雖然人數稀少,但也是有人 AMY1 CNVs 高達 29 。

不過如果一個人的 AMY1 有那麼多個,那他的胺基酸和鈣的消耗量應該是比較兇呴!本來扣一下板機只能發射兩三發子彈,CNVs 很多,大概就是扣一下,子彈就用噴的感覺吧。

那 AMY1 CNVs 的多寡跟唾液澱粉酵素之間的關係又是如何呢?下圖是該研究的分析結果,基本上 AMY1 的 CNVs 越多,酵素的活性越高。

不同 AMY CNVs 與唾液澱粉酶的活性關係。AMY1H:高 AMY1 CNVs、AMY1M:中 AMY1 CNVs、AMY1L:低 AMY1 CVNs。資料來源:文獻 1

唾液澱粉酵素活性與腸道細菌組成的研究

Photo by geissht on Unsplash

好,回歸正題,最近在《 Cell Host & Microbe》期刊上,有篇研究想要知道人類唾液澱粉酵素的拷貝數變異(AMY1 CNVs)和腸道微生物之間的關係,因而展開了研究。

科學家找來 1 千多位的參與者,拿他們的 AMY1 CNVs 來調查個體 CNVs 的多寡和糞便裡微生物組成之間的有什麼樣的關係。簡單來說,AMY1 CNVs 與個體的糞便和口腔微生物組成和有關係。AMY1 CNVs 高的人,腸道微生物裡,有大量能利用抗性澱粉的細菌,但 CNVs 少的人則沒有這樣的情形。

還有,研究者們也另外做了一個試驗,把高與低 AMY1 CNVs 人類的糞便細菌移植到無菌老鼠的腸道,餵食同樣的飼料,並觀察老鼠的生長。

結果:細菌組成會因 AMY1 CNVs 不同,移植後的老鼠生長也不一樣!

簡單來說,研究發現不同 AMY1 CNVs 的人有不同的糞便細菌組成。而在老鼠試驗的結果,則發現:

  1. 移植低 AMY1 CNVs 糞便細菌的無菌老鼠:比較瘦

為什麼移植高 AMY1 CNVs 糞便的老鼠比較胖?

這個部分是我覺得這個研究最有趣的地方,在此,就讓我稍微多做點說明吧!

無菌老鼠吃相同的飼料,牠們消化澱粉食物的能力差不多,但高 AMY1 CNVs 者的糞便裡有大量能分解抗性澱粉的細菌,因此這組老鼠,除了本身消化能力獲取的澱粉能量之外,還多了細菌分解抗性澱粉產生的能量。也就是說,托這些細菌的福,明明吃一樣的飼料,這群老鼠卻是比較胖的原因啦。

再次覺得生命與環境之間的互動真的好厲害呀!



文獻出處

  • Poole, A. C., Goodrich, J. K., Youngblut, N. D., Luque, G. G., Ruaud, A., Sutter, J. L., … Ley, R. E. (2019). Human Salivary Amylase Gene Copy Number Impacts Oral and Gut Microbiomes. Cell Host & Microbe, 25(4), 553–564.e7.

營養共筆

營養共筆是從 2007 開始經營的營養健康新知部落格,除了席尼,目前還有一位營養師與運動教練一起寫文。我們會閱讀新研究寫成文章,有時候也會分享實務上遇到的營養與運動問題。

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Sidney

營養師,營養共筆的創辦人。大多時候寫營養健康的文章,但偶爾會寫其他感到興趣的東西。

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