全世界有超過10億人吸煙，這被認為是導致疾病的主要原因，每年造成600多萬人死亡。許多人盡管表達了戒煙的愿望，但并沒有戒煙，因為他們擔心戒煙后體重往往會大幅增加。這種體重增加的原因尚不清楚，因為有研究表明，大多數人在戒煙后并沒有吃得更多。
在一項新的研究中，來自以色列魏茲曼科學研究所的研究人員發現小鼠“戒煙”后出現的肥胖可能是由它們的腸道微生物釋放的調節體重的化合物所導致的。相關研究結果于2021年12月8日在線發表在Nature期刊上，論文標題為“Gut microbiota modulates weight gain in mice after discontinued smoke exposure”。
論文共同通訊作者、魏茲曼科學研究所免疫學系的Eran Elinav教授說，“我們的發現說明了宿主和腸道微生物組在調節體重和代謝方面是如何合作的。我們鑒定出的這些化合物可能會帶來新的治療方法，將幫助人們在戒煙時避免體重增加。此外，這些化合物可能被進一步開發成治療方法，甚至在不吸煙者中對抗肥胖。”
這些作者發現，經常暴露在香煙煙霧中的小鼠未能增加體重，盡管它們攝入高脂肪和高糖的飲食。當停止香煙煙霧暴露時，這些小鼠的體重迅速增加，就像人類在戒煙時經常發生的那樣。但是，當這些小鼠被給予耗盡它們的腸道微生物組的廣譜抗生素時，它們在“戒煙”后的體重增加得更少，無論它們的飲食如何，都能在數個月時間內保持苗條的身材。顯然，與吸煙有關的化合物，如尼古丁，從血流中滲透到“吸煙”小鼠的腸道，從而改變了它們的腸道細菌組成，并因此改變了身體的代謝。
為了證實腸道微生物確實是“戒煙”小鼠體重增加的主要調節因素，這些作者在不同的時間點收集了“吸煙”或 “戒煙”小鼠的腸道微生物組，并將它們的腸道微生物組轉移到從未暴露于香煙中的無菌小鼠體內。受體小鼠出現了與在“吸煙”小鼠中觀察到的類似的腸道微生物失衡，并逐漸增加體重，這一現象在移植了在戒煙期間收集的腸道微生物組的受體小鼠中最為明顯。在移植前，當作為供體的“吸煙”小鼠接受抗生素治療時，這種體重增加明顯減少。
接下來，這些作者描述了當宿主暴露在香煙煙霧中時腸道微生物組產生或改變的數千種潛在的生物活性代謝物。他們鑒定出的兩種小分子可能解釋了戒煙的代謝后果。
其中的一種是二甲基甘氨酸（dimethylglycine, DMG），即一種由腸道微生物組和肝臟從膳食營養物膽堿中產生的代謝物。在主動暴露于香煙煙霧的過程中，DMG的產生得到了加強，但是當“吸煙”小鼠的腸道微生物組被抗生素耗盡時，DMG的產生就大大減少。當這些經抗生素處理的小鼠被給予DMG補充劑時，一旦它們不再暴露于香煙煙霧，它們增加體重的能力就會恢復，顯然是因為這種化合物增加了所謂的“能量收獲（energy harvest）”，即被身體吸收的食物能量的數量。當這些小鼠被喂食缺乏膽堿---產生DMG所需的前體分子---的食物時，它們在“戒煙”后未能增加體重。
尼古丁對腸道微生物組和戒煙誘導的體重增加的影響
第二種生物活性代謝物，即乙酰甘氨酸（acetylglycine, ACG），遵循與DMG相同的模式：它的水平在主動暴露于香煙煙霧中時降低，而在這種暴露停止后，在抗生素治療后增加。當曾經吸煙如今已戒煙的小鼠（通常具有較低的ACG水平）被給予ACG補充劑時，它們在 “戒煙”時體重沒有增加，這表明ACG在這種情況下作為一種減輕體重的代謝物發揮作用。
這些作者進一步發現，即使在不吸煙的情況下，這兩種分子也能改變體重。對“不吸煙”的小鼠施用DMG導致了適度的體重增加，而補充ACG則使不吸煙的肥胖小鼠體重明顯下降，同時其他幾個代謝參數也得到改善。對小鼠脂肪組織的基因組分析表明，DMG和ACG產生了相反的效果---前者激活一種與肥胖有關的基因程序，后者激活一種與體重減輕有關的基因程序。還需要開展更多的研究來闡明這兩種分子影響哺乳動物代謝的機制。
最后，這些作者評估了96名吸煙者和不吸煙者的腸道微生物組。他們發現吸煙者的腸道微生物組有明顯的改變，以及與在“吸煙”小鼠中發現的類似的微生物代謝物變化，包括DMG及其中間產物的水平增加。進一步的研究將不得不調查這兩種代謝物或其他由吸煙影響的腸道微生物組產生的代謝物是否有助于人類戒煙后的體重增加。
Elinav說，“我們的腸道微生物對我們的身體產生的深遠影響一直讓我們感到驚訝。我們的發現揭示了腸道微生物組如何與人體相互作用，調節我們的體重和代謝，這些相互作用和調節的方式可能能夠在治療上加以利用。”
