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3--肠道菌群参与肥胖及代谢性疾病的机制研究进展
420菌株可以逆转
这种代谢性的内毒素血症,可以减少黏膜黏附力和革兰阴性 细菌的移位,并且糖尿病和脂肪组织的炎症有所缓解。 3.肠道菌群调节内源性大麻素系统而影响肥胖和代谢 性疾病:内源性大麻素有两种受体,CB一1受体和CB.2受体, 在能量平衡的调节中起主要作用的是CB一1受体‘3“。近年 来的研究表明,肠道菌群能调节内源性大麻素系统,从而在 肥胖和机体的能量平衡中起着重要的调节作用。肥胖者的 内源性大麻素系统是活化上调的,中枢内源性大麻素系统的 活化能够增加摄食量和提高体重旧…。研究表明,BMI相同 的腹型肥胖者体内的内源性大麻素物质2一花生酰基甘油的 水平与腹内脂肪量呈正相关’3“。也有研究显示,小鼠的 CB-1受体基因被敲除后体重下降并且不会因为饮食诱导而 肥胖,CB-1受体拮抗剂能够减小肥胖受试者的体重和腰围, 提高血浆葡萄糖一胰岛素动态平衡”“”1。 实验证明,肠道菌群产生的LPS通过LPS受体信号转导 依赖机制调节内源性大麻素物质的合成㈣』。肠道菌群可以 调节内源性大麻素系统CB一1受体,肥胖者肠道屏障功能受 到CB一1受体的调控,内源性大麻素系统通过调控CB一1受体 改变紧密连接蛋白的分布来使肠上皮的通透性增大导致肠 道屏障功能发生紊乱‘4…。 4.肠道菌群通过调节胆汁酸代谢而影响代谢性疾病: 正常人的胆汁酸代谢由类法尼醇x受体(FXR)、维生素D 受体(VDR)、TGR5(一种G蛋白偶联受体)等来介导。FXR 活化后能够抑制胆固醇7ct羟化酶(CYP7A1),调节TG代谢 和糖原异生作用并调节肝脏中的脂肪从头合成、极低密度脂 蛋白(VLDL)的输出和血浆TG的周转‘4“…。胆汁酸及其经 过肠道菌群作用后的代谢产物能够激活FXR、TGR5、VDR 等受体,激活成纤维细胞生长因子19(FGFl9)从而调节
kg的基础上减轻了51.4 kg,能够产生内毒素的肠球
菌的比例由原先占肠道菌群中的35%减少至难以测出; Vrieze等。”1发现,代谢综合征患者在接受了小肠输注健康 人的肠道菌群治疗6周后,能够产生丁酸盐的肠道菌群的数 量增加,并且胰岛素敏感性显著增加。 2.肠道菌群与糖尿病:在1型糖尿病患者中,肠道菌群 的组成发生了变化。Murri等‘1 3。的研究表明,与健康对照相 比,1型糖尿病的患者体内的放线菌和厚壁菌的数量、拟杆 菌/厚壁菌的比值均显著降低,而拟杆菌的数量显著增加;双 歧杆菌、乳杆菌、拟杆菌/厚壁菌比值与血浆葡萄糖水平呈显 著负相关,梭状芽孢杆菌的数量与l型糖尿病患者组的血浆 葡萄糖水平呈显著正相关。Mejla—Le6n等¨41还发现治疗时 间超过2年的患者相对于新诊断的1型糖尿病患者,其肠道 菌群组成也有不同。 肠道菌群与2型糖尿病密切相关。2013年在345例中 国2型糖尿病患者中完成的“肠道微生物与宏基因组关联分 析(MGWAS)”研究发现,2型糖尿病人群有着轻度的肠道菌 群失调,一些常见的产生丁酸细菌的基因丰度降低,多种机 会性致病菌增多,厚壁菌和梭菌的比例显著性减少。1“。另 外一项来自欧洲的MGWAS分析专门针对绝经后女性2型 糖尿病患者,研究发现乳酸杆菌属中的4种乳酸菌以及某些 梭菌属中的细菌丰度增加,同时伴有至少5种梭菌的丰度降 低‘1…。尽管针对中国和欧洲2型糖尿病人群的MGWAS分 析结果有所差别,但是这两项研究证明了肠道菌群与2型糖 尿病有着密切的联系,并且值得进一步揭示其内在联系¨7 J。 此外,Zhang等。1 8。利用针对16rRNA的高通量测序技术研究
万方数据
空垡凼型苤盍!!!i生!旦筮丝鲞筮!翅£!也』!!!!婴丛鱼:』!业!型!!!!:!!!:i!:堕!:! 的调节作用与小鼠的肥胖发病有关。Vrieze等一7。研究发 现,代谢综合征的受试者口服万古霉素后,次级胆汁酸浓度 明显下降并伴有初级胆汁酸浓度的显著升高,机体的外周胰 岛素的敏感性下降,认为主要是厚壁菌门的变化导致胆汁酸 的脱羟基作用显著减弱。 5.肠道菌群参与调控ANGPTIA/FIAF的表达: ANGPTIA是与血管生成、脂类代谢、葡萄糖代谢、肿瘤及代 谢性疾病相关的分泌性蛋白质,主要在脂肪、肝脏、肾脏、肌 肉和肠道中表达。ANGPLT4蛋白能够调节肝、脑、脂肪和肌 肉组织的糖脂代谢。4“…。在Georgiadi等。5 0。的研究中,易患 动脉粥样硬化的小鼠模型在经过ANGPTL4过表达的转基因 处理后,动脉粥样硬化的病变面积和巨噬细胞的含量显著性 下降。在Aronsson等。5¨的研究中,无菌小鼠中定植了乳酸 杆菌的F19菌株后,跟对照组的无菌小鼠相比较,循环中的 ANGPTIA蛋白的量升高,MRI显示小鼠的体脂量也显著降 低。由此可以看出肠道菌群确实参与了ANGPTIA的表达。 一方面,肠道菌群激活过氧化物酶体增殖物激活受体 (PPAR)0l和PPARl,途径,从而上调ANGPTL4的表达;另一 方面,肠道菌群产生的SCFAs如丁酸,通过独立于PPARy的 方式调节ANGPTIA的表达归1。”1。 四、肠道菌群在肥胖及代谢性疾病中的应用进展 肠道菌群与肥胖及代谢性疾病之间关系密切。目前研 究发现,利用益生元、益生菌、肠道菌群移植等手段来干预肠 道菌群,能促进双歧杆菌和某些种类的乳酸杆菌的生长,使 体重下降,提高葡萄糖稳态,减轻肥胖相关的代谢性内毒素 血症,改善机体的代谢状况,减轻胰岛素抵抗。1L“’”’4…。 Woodard等。5 3。研究发现,接受Roux—en—Y胃旁路手术后的重 度肥胖者服用益生菌能够防止细菌过度生长,改善手术的治 疗效果。肠道菌群移植能够用于治疗代谢综合征、肥胖和 2型糖尿病,改善胰岛素抵抗,提高胰岛素敏感性,体现出其 在肥胖及代谢性疾病的治疗方面应用的广阔前景‘“)…。 综上所述,肠道菌群可能通过GLP.1、PYY等肠道激素 调节机体代谢和能量平衡,通过调控内源性大麻素系统、胆 汁酸代谢以及调控ANGPTIA/FIAF基因的表达来调节糖脂 代谢,并且肠道菌群的紊乱会引发宿主的慢性低度炎症和代 谢性内毒素血症。目前在肥胖及代谢性疾病相关的肠道菌 群结构和组成方式变化方面的研究中,仍然存在着很多不一 致的地方,相关机制仍有待更深入的研究。因此,如何通过 合理设计的纵向研究,长期动态观察疾病相关的肠道菌群组 成的变化,并且分别从肠道菌群的门纲目科属种等水平上分 析,找出与肥胖及代谢性疾病相关性大的肠道菌群的种类, 推进基础实验的机制研究,并且在人群中进行干预性临床试 验具有较大的实践意义。肠道菌群作为一种新的治疗靶点 和方向,能够为肥胖和代谢性疾病的治疗和预防提供一个崭 新的探索路径。 参考文献
DOI:10.3760/cma.j.issn.0578。1426.2015 01.02l
发现,中国糖耐量正常人群相对于糖尿病前期人群而言,某 些产丁酸细菌的丰度相对较高,2型糖尿病患者的拟杆菌丰 度较正常糖耐量和糖尿病前期患者的丰度显著提高。 3.肠道菌群与非酒精性脂肪肝(NAFLD):NAFLD的患 病率与世界范围内肥胖和代谢性疾病的流行同步上升,目前 有较多证据表明,NAFLD的发病与肠道菌群有着密切的
subsp.1actis
联系。 Tsukumo等。1引研究发现,与正常的受试者相比,肥胖受 试者的小肠细菌过度生长能够导致严重的肝脏脂肪病变。 Raman等。2叫发现,NAFLD患者粪便中的乳酸杆菌和厚壁菌 门中的一些种属的含量较正常人群显著性升高,而厚壁菌门 中的一些种属的含量显著性降低。Backhed等。21。认为肠道 菌群能够作为一种环境因素调节机体从饮食中获取和储存 能量从而调节体脂含量。 4.肠道菌群与动脉粥样硬化:动脉粥样硬化患者体内 的肠道菌群有着特征性的改变。Karlsson等‘221的研究表明, 有症状的动脉粥样硬化患者的肠道菌群组成中含有更多的 柯林斯菌属,而正常对照组中含有较多的罗氏菌属和真细 菌。改变肠道菌群的组成也能够影响动脉粥样硬化的发展, Chen等。2 3。的研究表明,注射了嗜酸乳杆菌ATCC 4356后能 够通过减少氧化应激和炎症反应减缓载脂蛋白E(ApoE)基 因敲除小鼠的动脉粥样硬化病变的发展。肠道菌群的代谢 产物氧化三甲胺(TMAO)能够促进动脉粥样硬化病变的发 展,提高心血管疾病的风险,Koeth等。24 o的左旋肉碱饮食干 预试验使TMAO的合成增加,研究结果提示,肠道菌群的组 成与TMAO的浓度相关,当肠道菌群被口服广谱抗生素抑制 后就不会发生上述改变。 三、肠道菌群参与肥胖及代谢性疾病的机制 1.肠道菌群通过肠道激素调节机体代谢和能量平衡: 胰高血糖素样肽一1(GLP一1)和酪酪肽(PYY)都是由远端小 肠和结肠的内分泌细胞L细胞分泌的肠道激素,GLP.1作为 一种肠促胰岛素激素来控制胰腺的内分泌功能,参与血糖稳 态的调节。2“;PYY有调节血糖稳态和有助于减肥的作 用。2…,研究发现肥胖者体内的PYY基础水平比瘦者的水平
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.综述.
肠道菌群参与肥胖及代谢性疾病的机制研究进展
钱玲玲张蕾 李婷 方启晨 贾伟平
人相比,更容易发展成为全身性肥胖、胰岛素抵抗、脂代谢紊 乱以及更为明显的慢性炎症表型。 肥胖和代谢综合征患者采取益生元(益生元是指食物 中不能被消化的成分,能够作为定植在大肠中的有益菌的发 酵底物并促进其生长和提高其活性,以促进宿主健康,如菊 粉、低聚果糖、抗性淀粉等)等干预措施后,肠道菌群会发生 特征性的改变且代谢状况会好转。例如,Fei和Zhao。1¨对 1例肥胖志愿者采用23周的含有全谷、中药药膳和添加了 益生元的饮食(WTP饮食)干预后,该受试者的体重在原先
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J。研究表明增加血浆内毒素浓度可以直接引发脂肪组
织的炎症,刺激脂肪前体细胞和巨噬细胞增殖。3“。在人体 中,细菌及其组成成分会通过细菌识别受体如Toll样受体 (TLR)、NOD样受体等来激活体内的免疫细胞,如树突状细 胞和巨噬细胞,将抗原转移到溶酶体中降解,从而建立起宿
肠道菌群对胆汁酸的转化起着重要作用,初级胆汁酸在 回肠和结肠上段细菌的作用下形成次级胆汁酸‘4“,肠道菌 群对于胆汁酸的调节作用与肥胖和代谢性疾病的发病存在 着联系。Ridaura等。46。的研究证明,肠道菌群对胆汁酸代谢