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摄膳科普专栏 | 肠道微生物与肥胖的关系

肥胖已经成为世界公共卫生问题之一,据国际卫生组织预计,全球12%的人口都属于肥胖范畴。而近年来的很多研究表明,肠道微生物与肥胖的发生密切相关。

本周,摄膳研究院将带您认识肠道微生物在人体的作用以及调节方法,肠道作为人体的重要器官,对肥胖的影响也不容小觑。

人类肠道中定居着许多对宿主有益的微生物,包括细菌、病毒、真核生物等,它们在肠道内能与其他微生物及免疫系统相互作用,对人体健康具有重要影响,被称为“被遗忘的器官”。

肠道微生物影响机体的能量代谢平衡表现为两个方面,一是能够通过编码大量的糖苷水解酶,发酵食物中宿主自身不能消化的多糖,将其转化为单糖和短链脂肪酸,从食物中汲取更多的能量。

另一方面通过调控基因表达调节脂肪代谢,从而影响机体中的能量贮存。肠道微生物通过对身体代谢与能量转换,来影响人体健康[1]。

近年来,肥胖已经成为世界公共卫生问题之一,据国际卫生组织预计,全世界约有10亿人体质量超标,全球12%的人口都属于肥胖范畴。

肥胖症是身体能量吸收超过能量的消耗,而过多的能量则转化成脂肪贮存,是一种多因素综合作用的代谢综合征[2]。

肥胖症的发生与遗传、环境、饮食、生活方式等因素息息相关。

2.1 肠道菌群对肥胖的影响机制

随着全球肥胖人口数量呈现上升趋势,肠道微生物与肥胖的关系受到广大研究学者的关注。吃同样多食物的人的肥胖程度不同,很有可能是肠道微生物造成的。

肥胖人群肠道微生物会增加机体从膳食中获得能量的能力,其原因是微生物发酵宿主无法消化的膳食多糖,导致肠道细胞更容易于吸收单糖和短链脂肪酸[(short-chain fatty acids,SCFA),是参与膳食纤维和碳水化合物代谢的重要肠道代谢终产物,可被后肠迅速吸收][3],随后短链脂肪酸在肝脏中转化为更复杂的脂质,同时肠道微生物调控宿主能量代谢基因,脂肪积累,从而导致肥胖发生。

科研人员在小鼠实验中发现[4],嗜酸乳杆菌、低聚果糖及其混合制剂可使肥胖大鼠体重增加速度减慢,血脂降低,血清脂联素水平升高,血管内皮NF-KB阳性表达减少,联合应用时效果比单独使用效果更佳。

此外还发现嗜酸乳杆菌和丁酸梭菌通过增强肠道屏障功能和减少炎症因子来改善小鼠结肠炎。

有关学者在检测正常体重志愿者与肥胖志愿者的肠道菌群中发现,肥胖人群的肠道菌群数量和多样性明显低于正常者肠道中双歧杆菌和拟杆菌门数量少于正常者而梭状芽胞杆菌和肠杆菌多于正常者[5]。

2.2 肠道菌群通过影响肠道免疫影响肥胖

肠道被认为是可以通过免疫改变影响机体代谢的新部位,高脂饮食诱导的肥胖者的肠道菌群和饮食因素方面影响肠道免疫系统的先天性和获得免疫,又影响肠道屏障、系统炎症和葡萄糖代谢。

有研究发现高脂饮食小鼠肥胖后可以影响小肠CD4+Th细胞的分布[6];肥胖小鼠肠道组织Th17细胞比率低于非肥胖小鼠,导致体重增加、葡萄糖不耐受恶化和胰岛素抵抗。

通过给肥胖小鼠过继输入体外分化的肠嗜性TH17细胞可以减轻这种代谢缺陷。

2.3 肠道微生态中有益微生物—益生菌

在人体肠道内共发现1000多种微生物菌群,是人体健康状况的晴雨表。益生菌是定殖在人体中,可以平衡肠道微生态,对人体产生确切健康功效的活的有益微生物总称。

益生菌中乳酸杆菌属,能够有效抑制有害菌的生长,增加人体免疫力;双歧杆菌属,通过抵抗有害菌入侵,促进人体微量元素吸收;阿克曼氏菌属,可以促进脂肪代谢,有预防肥胖的作用;柔嫩梭菌属,产丁酸,可以抑制肠道炎症;凝结芽孢杆菌可以调节肠道菌群结构,增加肠道中有益菌数量。

通过自身代谢产生细菌素抑制并排除致病抗原,增强上皮细胞的存活能力并构建完整的生物屏障系统刺激抗体以及抗炎细胞因子的分泌,促进共生细菌的免疫应答,从而有效增强肠道粘膜免疫功能,改善肠道微生态环境[7]。

在肥胖的发生发展过程大多存在着肠道菌群紊乱的现象。通过大量实验证实,摄入益生菌,可以从以下三个方面有效防治肥胖:

2.3.1 抑制食欲,增加饱腹感

益生菌可以通过刺激CCK,GLP-1等饱腹因子的释放,以及减少胃促生长激素的分泌,从而减少食物摄入,降低体重和脂肪的蓄积;

2.3.2 降低胆固醇

益生菌可以通过同化作用以及共沉淀作用减少胆固醇的吸收;

2.3.3 调节肠道菌相

益生菌进入肠道内后,使失衡的肠道菌群比例正常化(厚壁菌门减少,拟杆菌门增加),降低肠上皮细胞的通透性,减少循环中LPS的含量,减少炎症因子,进而提高胰岛素敏感性。

糖尿病发病率呈现不断上升和年轻化的趋势,我国糖尿病患者的总数位居世界第 1 位,成人糖尿病发病率已上升至 11.6%。而肠道微生物与糖尿病之间存在着密不可分的关系

它主要通过调节血糖及血脂代谢、参与机体的能量代谢、促进脂肪储存,使机体营养过剩,引起肥胖及胰岛素抵抗

现有研究表明,促进糖尿病发生的细菌包括粪拟杆菌(Bacteroides caccae)、大肠埃希菌(Escherichia coli)、加氏乳杆菌(lactobacillus gasseri)等。而有抗糖尿病作用的细菌有梭状芽胞杆菌(Clostridium difficile)、直肠真杆菌(Eubacterium rectale)、罗斯氏菌(Rothia)等[8]。

在现代医疗中,滥用抗生素导致的肠道菌群失调,提高肠道疾病发生概率[9],炎症性肠病[(IBD),包括克罗恩病(CD)、溃疡性结肠炎(UC)],CD和UC患者肠道中厚壁菌门及普拉梭菌数量显著减少,脆弱拟杆菌数量增加,伴随炎症因子增加,肠道炎症反应增强。肠道炎症和息肉会增加结直肠癌的发病风险。

肠道微生物数量及种类众多,其测序方法主要有:

①高通量测序技术,主要为了检测肠道的多样性如何影响人类消化系统疾病;

②定量聚合酶链反应,用于检测特殊的病原体;

③代谢组学主要是研究在体液(血液和尿液)、新芽和组织中的低分子量化合物,主要有两种分析技术即H核磁共振谱和质量光谱法[10],可产生高密度的数据,通过采用先进的统计工具,重新获得有意义的生物学信息。

肠道微生物高通量测序技术普遍使用16S rRNA全长基因测序法[11],该技术的基本原理是通过克隆微生物样本中的16S rRNA 基因片段后构建文库,再通过测序获得16S rRNA 基因序列,并与已知的数据库中的序列进行对比,确定其在进化树中的位置,从而鉴定并判断样本中可能存在的微生物种类。

5.1 中药对肠道微生态的调节

中药具有多成分、多靶点、系统调节等作用特点,是理想的肠道微生态调节剂,越来越多的研究表明中药有助于维持肠道微生态的平衡

中药可以有效调节益生菌与致病菌的比例,研究发现临床上常用的清热解毒中药金银花的水提物能够促进双歧杆菌和乳酸杆菌并抑制大肠埃希菌的生长对梗阻性黄疸引起的肠道微生态紊乱及相关的内毒素中毒并发症具有良好的预防与治疗效果

此外中药还具有恢复肠道微生态的物种多样性的功能,岭南特色中药砂仁具有良好的和胃气、消宿食、健脾胃等功效,同时有研究表明砂仁能够调节由抗生素诱导的肠道微生态紊乱,可以显著丰富肠道微生态的物种并提高乳酸杆菌等益生菌的比例[12]。 

5.2 膳食成分中果蔬对肠道微生态的调节

大量研究结果表明,摄入果蔬中多酚类物质能够通过抑制或者促进某些肠道微生物的生长来调整肠道菌群的数量和比例,优化肠道菌群结构

果蔬中的膳食多酚可选择性地抑制肠道致病菌,如促进双歧杆菌等有益菌的生长,降低类杆菌、肠球菌和葡萄球菌等有害微生物的比例,平衡人体肠道微生态,表明膳食成分-肠道菌群-人体生理间的关系及其相关机制,对人体健康具有重要意义[13]。

摄膳实验室

Nurturcell摄膳 · 参茶营养米是由国家“973”项目主持人、比利时生物医药博士刘东波教授团队共同开发的一款产品,精选优质原料,营养丰富,经常食用可以调理肠胃。

通过中药饮食疗法,增加肠道短链脂肪酸,帮助身体调节碳水、脂肪的利用方式、调节胰岛素水平,稳定血糖,具有养胃护胃的作用。

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