历史:难道我们一直认为的正常体温37℃已经成为了历史?( 三 )
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冬眠动物的微生物变化
增加微生物 , 就能升高体温?
在大约30年前 , 已经有人做过实验 , 他们通过调控肠道微生物就能调控动物的体温 。
他们分别给保持无菌状态的小鼠接种了微生物 , 第一组接种了一亿个大肠杆菌 , 第二组则是接种了处理后的肠道混合物 。 然后饲养几周 , 测试它们的体温 。
结果 , 发现 , 接种大肠杆菌对体温没有明显影响 。 而使用了肠道微生物则会导致体温迅速升高(下图1) 。 与无菌对照相比接种了肠道微生物的小鼠体温升高了0.5℃(下图2) , 而常规小鼠的平均温度比无菌小鼠的平均温度高0.4℃ 。 也就是说 , 接种肠道微生物就能把降低的体温完全恢复过来 。
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接种肠道微生物可以升高体温
人类也是如此吗?
这方面的研究还很少 , 也许通过提高微生物多样性 , 增加某些微生物可以升高体温 , 期待有兴趣的研究人员能够给我们证据 。
不过 , 这方面也有一些潜在证据 。 比如 , 2019年 , 中科院遗传与发育生物学研究所的科学家们于《Cell report》发文 , 探究了肠道菌群在激活棕色脂肪中的作用 。 棕色脂肪具有很好的产热能力 , 这种非颤抖性的生热能提高体温 。
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UCP11基因参与了体温调节
棕色脂肪是近年来肥胖研究中的“超级明星” 。 在婴儿的肩胛骨处 , 有很大一块棕色脂肪组织 。 它的工作是吸收营养物燃烧能量 , 产热以调节体温 。 随着婴儿逐渐长大 , 棕色脂肪则渐渐变小 , 成人体内可能都消失了 。
2009年 , 首次证明 , 成人还保留了一点棕色脂肪 , 尤其在颈部、锁骨、肾脏和脊髓等部位 , 只是并不太活跃 , 当身体变冷时就会被激活 。 大量研究证实 , 和瘦人、健康人相比 , 肥胖和糖尿病人群身上更难发现棕色脂肪 。
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棕色脂肪分布Labros Sidossis/Rutgers University(图片来源:http://www.proteanservices.com/)
研究人员发现 , 当他们给小鼠服用抗生素“除掉肠菌”后 , 小鼠的棕色脂肪会受到损伤 , 产热能力下降 。 没有了肠菌的小鼠 , UCP1基因的表达就不能增加 , 白色脂肪褐变的水平也降低了 。 2018年 , 有研究表明 , 如果给小鼠口服灌胃常见细菌的代谢物丁酸盐后 , 这种损害得到了部分逆转:丁酸盐显著增强了抗生素处理小鼠的棕色脂肪水平 , 增加了能量消耗 , 并部分逆转了由于微生物群耗尽而引起的产热受损 。
这说明 , 调节肠道菌群提高体温还是很有希望的 , 至少补充微生物代谢物丁酸盐就已经看到了趋势 , 也许补充特定的微生物后 , 降低的体温就能够补回来 。
一个体重70KG的人 ,
肠道微生物每小时可以产生70瓦热量?
对用微生物来提高体温这事 , 还真有人认真探讨过 。 以色列特拉维夫大学的Rosenberg, Eugene教授在2016年发表过一篇文章 , 在里面详细探讨了肠道微生物与体温的关系 。 像所有细胞一样 , 微生物只要活着就会产生热量 , 并且它们转化热量的效率比动物还要高 。 通常 , 微生物的热量产生和生长速率成反比:生长越快 , 单位重量产生的热量速率越低 。
微生物究竟能产多少热量呢?据报道 , 使用微热量计测量以葡萄糖为底物的一种厌氧菌的生长后 , 算出细菌的比热产生速率为可以达到247毫瓦/克 。 花费的时间约为4h , 考虑到哺乳动物肠道细菌的平均倍增时间为3h左右 , 因此 , 预计动物体内细菌的产热量为168±11mW/g 。
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