肠道菌群与疾病的关系研究

人类肠道微生物多样性与代谢疾病关系研究

肠道微生物是指存在于人类肠道中的微生物，这些微生物是人体内最为丰富的微生物群落之一。最近研究表明，肠道微生物多样性和人类代谢疾病有密不可分的关系，如糖尿病、肥胖症、肠易激综合症等。本文将会探讨人类肠道微生物多样性与代谢疾病的关系，并讨论如何通过改善肠道微生物多样性来预防和治疗代谢疾病。

肠道微生物多样性与糖尿病

糖尿病是一种代谢性疾病，患者体内的胰岛素分泌不足或机体对胰岛素的敏感性降低，导致血糖升高，进而损害器官和组织。研究表明，肠道微生物多样性与糖尿病密切相关。

首先，一项2013年的研究表明，具有较低微生物多样性的肠道菌群与糖尿病的患病率明显相关。具体来说，糖尿病患者的肠道菌群中优势菌的数量明显高于健康人。此外，肠道菌群种类、数量的变化也会引起肠内环境的改变，从而影响机体对葡萄糖的代谢。

其次，肠道微生物也能够通过产生一些代谢产物（如短链脂肪酸SCFAs）来影响机体代谢。SCFAs是由肠道菌群在消化和代谢中产生的一组代谢产物，能够影响机体的能量代谢和神经调节。一项2015年的研究发现，糖尿病患者的肠道菌群中SCFAs的产量显著低于健康人，这表明存在肠道菌群的功能异常。

肠道微生物多样性与肥胖症

肥胖症是由体内脂肪堆积而导致的慢性代谢疾病。肥胖症患者不仅会影响到身体美观，还会单独或并发糖尿病、高血压等其他疾病。

肠道微生物与肥胖症相关的发现始于2006年Beckett的研究。肠道微生物可消化食品中的葡萄糖、脂肪，使其转化为自己的营养物质，从而影响机体代谢。肠道微生物通过调节能量传输和脂肪酸合成通路的相关基因的表达，可以影响机体的能量利用、脂肪酸吸收、肝脏功能和体内氨基酸含量等。此外，肥胖症患者菌群中脂多糖含量的增加，也会给人体健康带来不利影响。因此，肠道微生物对肥胖症发生和发展起到了重要的调控作用。

预防和治疗代谢疾病的措施

肠道微生物多样性与代谢疾病的关系已经得到越来越多的证实。那么，如何通过改善肠道微生物多样性来预防和治疗代谢疾病呢？

34 食品安全导刊 2018年1月H热　点Spot特别报道本文综述和讨论了肠道细菌在人类健康和疾病中的重要作用。阐述了饮食对肠道菌群的影响，肠道细菌与人类疾病的相互作用关系。了解他们之间的关系，有助于使用新的益生菌和益生元的治疗，以便于提出治疗各种人类疾病的新策略。肠道细菌是人体肠道生态系统的有机组成部分，成人肠道内有着种类繁多数量约巨大的细菌定植，是人体细胞数量的十倍以上。在自然界中长期的进化导致人类与这些细菌产生互利共生的关系。肠道微生物生态系统中的微生物群体，其发挥的作用不亚于人体的任何器官，科学家把它比作是人体后天形成的一个“器官”。肠道细菌的稳定对人体健康十分重要,维持宿主的生理功能的平衡，人体的营养功能、代谢功能和免疫功能也会被影响。然而，当菌群结构发生位移时，它们就具有潜在危害性，可能会引起许多代谢性疾病的发生。导致肠道生态系统发生异常变化的原因有很多，如滥用抗生素、身体疾病、心理压力、机体老化。肠道菌群的功能肠道菌群按照数量排序，顺序是厚壁菌门、拟杆菌门、放线菌门、变形菌门、梭杆菌门和疣微菌门。拟杆菌门和厚壁菌门是肠道内代谢未消化食物残渣的主要细菌。它们基于交叉分解和共同代谢的代谢能量获取机制，促进寄主肠道复杂的膳食纤维和多酚的消化吸收。同时，共生菌利用寄主提供的丰富的营养和生存环境，进行生长和繁殖。还有一些专门的肠道细菌进行还原反应，如甲烷、乙酸、硝酸盐和硫酸盐的还原。共生菌和益生菌能促进肠道免疫系统屏障的完整性，阻止抗原和病原体进入黏膜组织。此外，共生菌通过调节宿主免疫系统的代谢来增强宿主的防御能力。肠道细菌在人体健康中起着重要的作用，包括保护宿主肠道防御系统和维持肠道正常生理功能。肠道细菌与饮食肠道菌的定植受许多条件的影响，饮食习惯是一个重要的影响因素，例如，东方饮食和西方饮食的不同会导致不同的肠道细菌结构的产生。饮食对肠道菌群的影响要远超过遗传背景对肠道菌群的影响，饮食结构是塑造肠道菌群的重要因素。非洲儿童（植物性饮食结构）肠道微生物种群中拟杆菌门数量明显升高，而厚壁菌门、大肠杆菌和志贺菌数量明显降低，并且含有一定比例的能够分解膳食纤维和木聚糖的普氏菌和Xylanibacter菌，这表明肠道微生物随着非洲儿童富含植物性食材的膳食模式而改变，菌群的改变保护他们远离炎症和慢性病。有研究表明，婴幼儿的喂养方式（母乳喂养、奶粉喂养）会影响肠道菌群的组成，喂母乳的婴儿肠道内有较多的双歧杆菌，而喂配方奶粉的婴儿有较高水平的拟杆菌、球形梭菌和乳酸杆菌。有学者对菌群和饮食的相关性进行研究，结果表明短杆菌和白色念珠菌和饮食中的高碳水化合呈正相关，与饮食中的高氨基酸、蛋白质和脂肪酸呈负相关。白色念珠菌的丰度与近期饮食中碳水化合物含量密切相关，而Methobrevibacter菌的丰度与长期、近期的碳水化合物摄入都有关系。研究结果再次证明饮食能够改变肠道菌群的结构，长期、近期饮食在改变某些菌群比例时具有一定的差异。肠道菌群与疾病先前就有研究发现，肠道菌群紊乱会引起炎症性肠炎和腹泻。近些年，多种疾病被学者与肠道菌群结构联系起来，包括肥胖、炎症性疾病、糖尿病、肝性疾病、肠癌等。肥胖：肥胖病是因为体内脂肪积累过量，造成体重急剧增大的一种慢性代谢紊乱性疾病。肥胖病是由于机体的脂肪累积过量，而引起体重变大的一种慢性代谢紊乱性疾病。有研究表明，将肥胖人群肠道菌群植入小鼠体内，会使小鼠体脂含量急剧上升，主要原因可能是这些肠道微生物会帮助机体发酵食物，加强宿主的消化吸收功能等，这表明肠道菌群紊乱可能会引起肥胖的发生。糖尿病：近期报道显示，全球仍有大量人群饱受糖尿病的困扰，肠道菌群和糖尿病相互之间关系的研究也愈发火热。糖尿病人群肠道内微生物硬壁菌门、梭菌纲（Clostridia）的丰度明显下降，而β-变形杆(beta-proteobacteria)的比例增加，并且拟杆菌门/硬壁菌门、β-变形杆菌的比例均随着血糖浓度升高而增大，这表明Ⅱ型糖尿病能够引起肠道微生物群落组成的显著变化，两者存在一定的关联性。肝癌：肝癌一般是由化学致癌物和肝炎病毒共同作用引起的。Fox等发现肠道菌群中含有较多的肝螺杆菌的小鼠会更易被化学致癌物或者肝炎病毒诱导而引发癌症,从而表面了小鼠肠道菌群的肝螺杆菌与肝癌发生有着密切的关联性,降低了宿主对致癌物质或肝炎病毒的抵抗力。即使现在已经存在许多研究证实了肠道菌群与疾病发生的关联性，但到底是菌群结构的改变引发了疾病，还是疾病发生引起肠道菌群的变化，尚未存在定论，只能通过今后的研究去探明。结语菌群对人类的健康与发展的益处越来越被熟知。肠道菌群的基因测序，微列阵分析，新的遗传变异动物模型的建立，为深层次探究肠道菌群和肠道上皮细胞的日常相互作用提供技术支持。这些数据表明，把菌群和宿主的共生关系描述为一种互惠关系更加准确。人们通过饮食维持菌群的稳定，从而使菌群在宿主体内发挥各种重要功能，使宿主受益。研究肠道菌群和疾病关系，可以通过益生菌和益生元来控制疾病，而不是使用抗生素，这样的治疗手段是今后追求的目标。作者简介：郎田田（1992—），男，江苏连云港人，硕士在读。研究方向：农产品贮藏与加工。肠道菌群与饮食、疾病关系的 研究进展□ 郎田田　雷姝敏　陈 红　扬州大学旅游烹饪学院食品科学与工程系食品安全导刊2018年1月下正文-20180207.indd 342018/2/27 9:48:21

基金项目：国家自然科学基金（３０７３０００５）通信作者：赵立平Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ．ＺＨＡＯＬｉ‐Ｐｉｎｇ，Ｅ‐ｍａｉｌ：ｌｐｚｈａｏ＠ｓｊｔｕ．ｅｄｕ．ｃｎ·特约专稿·

肠道菌群与肥胖症的关系研究进展

赵立平，费娜上海交通大学生命科学技术学院，上海２００２４０

摘　要：越来越多的证据表明肠道菌群与肥胖、胰岛素抵抗等代谢性疾病的发生密切相关，具体分子机制也正被逐步揭示出来。肠道菌群不仅可调节能量代谢，促进脂肪过度积累，还是宿主全身性低度慢性炎症和胰岛素抵抗等代谢紊乱的诱发因素之一。肠道菌群有可能成为预防和治疗肥胖症的新靶点。

关键词：肠道菌群；肥胖；代谢性疾病；慢性炎症；内毒素产生菌

Ｒｅｓｅａｒｃｈａｄｖａｎｃｅｉｎｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｇｕｔｍｉｃｒｏｂｉｏｔａａｎｄｏｂｅｓｉｔｙ

ＺＨＡＯＬｉ‐Ｐｉｎｇ，ＦＥＩＮａＳｃｈｏｏｌｏｆＬｉｆｅＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＢｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＳｈａｎｇｈａｉＪｉａｏＴｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００２４０，Ｃｈｉｎａ

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｎｇｅｖｉｄｅｎｃｅｉｎｄｉｃａｔｅｓｔｈａｔｔｈｅｇｕｔｍｉｃｒｏｂｉｏｔａｉｓｃｌｏｓｅｌｙｌｉｎｋｅｄｗｉｔｈｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｏｂｅｓｉｔｙ，ｉｎｓｕｌｉｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅａｎｄｏｔｈｅｒｍｅｔａｂｏｌｉｃｄｉｓｅａｓｅｓ，ｗｉｔｈｔｈｅｄｅｔａｉｌｅｄｍｏｌｅｃｕｌａｒｍｅｃｈａｎｉｓｍｂｅｉｎｇｅｌｕｃｉ‐ｄａｔｅｄ．Ｔｈｅｇｕｔｍｉｃｒｏｂｉｏｔａｃａｎｎｏｔｏｎｌｙｒｅｇｕｌａｔｅｅｎｅｒｇｙｍｅｔａｂｏｌｉｓｍａｎｄｐｒｏｍｏｔｅｅｘｃｅｓｓｉｖｅｆａｔａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ，ｂｕｔａｌｓｏａｃｔａｓｏｎｅｏｆｔｈｅｐｒｅｄｉｓｐｏｓｉｎｇｆａｃｔｏｒｓｆｏｒｄｒｉｖｉｎｇｔｈｅｈｏｓｔｓｙｓｔｅｍｉｃ，ｌｏｗ‐ｇｒａｄｅｃｈｒｏｎｉｃｉｎｆｌａｍｍａｔｉｏｎａｎｄｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔｉｎｓｕｌｉｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅａｎｄｏｔｈｅｒｍｅｔａｂｏｌｉｃｄｉｓｏｒｄｅｒｓ．Ｔｈｅｇｕｔｍｉｃｒｏｂｉｏｔａｍａｙｂｅｃｏｍｅａｎｅｗｔａｒ‐ｇｅｔｆｏｒｔｈｅｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎａｎｄｔｒｅａｔｍｅｎｔｏｆｏｂｅｓｉｔｙ．

肠道菌群与人体疾病的研究进展

[摘要]肠道菌群是人体肠道的正常微生物，参与了人体维生素及氨基酸的合成、糖及蛋白质的代谢、矿物的吸收等。近年来，我们对肠道菌群在健康和疾病中的作用的了解显著增加。其中，许多文章指出人体的健康不仅与自身的基因组有关, 还与肠道内环境微生物有密不可分的联系。肠道菌群通过与宿主间的相互作用调控肠道稳态，肠道菌群失调是多种疾病的发病因素和诱因。

[关键词]肠道菌群；肠道疾病; 代谢性疾病;癌症;

1.肠道菌群与肠道疾病

1.1肠道菌群与肠易激

肠易激综合征是一种功能性肠病，表现为反复发作的腹痛，与排便相关或伴随排便习惯改变。肠道菌群失衡导致肠易激的主要机制包括：发酵食物导致气体的生成（在同样的标准饮食条件下，IBS 患者的排气总量明显高于正常人）、菌群易位致黏膜屏障遭到破坏、菌群与胆盐结合引起免疫炎症反应的激活、肠道细菌刺激影响胃肠动力、菌群失调可增加内脏敏感性【2】。近年来，对于肠易激患者调节肠道菌群治疗方面也取得了不同程度的进展，其中包括：微生态制剂疗法【3】（目前临床最常用治疗 IBS 的微生态制剂有双歧杆菌、活性乳酸菌、肠球菌、酵母菌、枯草芽孢杆菌等）、抗生素疗法（如：新霉素、利福昔明）、粪菌移植、三氧疗法、中药制剂治疗等。

1.2肠道菌群与炎症性肠病

炎症性肠病是一种病因尚不十分明确的慢性炎症性疾病，包括溃疡性结肠炎和克罗恩病。临床研究显示，益生菌、粪菌移植对 IBD 患者临床症状及肠道炎症的缓解均具有一定疗效【3】，这证实了肠道菌群对于炎症性肠病的致病作用。肠道菌群影响IBD的主要机制可能有：益生菌数量减少、致病菌数量增加肠道免疫平衡打破。近期有一项研究表明，IBD的抗TNF抗体治疗中肠道微生物生态系统与TNF拮抗剂的治疗效果之间存在功能性关联，并且抗TNF治疗能恢复IBD患者的代谢产物交换作用。

2.肠道菌群与代谢性疾病

2.1肠道菌群与非酒精性脂肪

NAFLD中涉及肠道菌群的病理机制（1）GM生态失调、细菌异味、导致肝脏脂质摄取增加的TLR4活化、脂质生成及炎症增强。（2）肠道屏障功能紊乱是NAFLD的病理机制中一个早期事件，随后会发生抑菌易位及肝脏改变。（3）LPS能通过TLR4/MyD88通路增加肠道通透性，并且LPS活化能升高肠道的TLR4及CD14的表达水平及肝脏TLR4的表达水平。