人體腸道菌群和代謝性疾病

蘇心歡 王哲 張群業(yè)

【摘要】腸道菌群與人類的健康息息相關(guān)，目前對其研究方興未艾，隨著基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝組學(xué)技術(shù)的進步，對腸道細菌的研究越來越深入，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)腸道菌群有非常重要的功能，對代謝性疾病有重大的影響。

【關(guān)鍵詞】腸道菌群; 脂代謝

課題來源：山東省2018年重點研發(fā)計劃（重大科技創(chuàng)新工程）項;脂代謝異常患者腸道菌道群的變化特征和標志物及其精準干預(yù)方案（2018CXGC1218）

腸道菌群，作為人體腸道內(nèi)微生物群落的總稱，是近年來醫(yī)學(xué)、微生物學(xué)、基因?qū)W等領(lǐng)域引人關(guān)注的研究焦點之一。人體中腸道菌群數(shù)量龐大，眾多周知，細胞是構(gòu)成人的基本單位，一個成年人的細胞數(shù)量大約是數(shù)十萬億的量級，也就是1后面13個零，腸道菌群有多少細胞呢？1后面14個零。因此，很多科學(xué)家將其稱為人體的另一個器官，甚至“另一個你”。腸道菌群不僅在數(shù)量上龐大，而且，腸道菌群的基因數(shù)量也比你多。雖說單個細菌很簡單，基因數(shù)遠比不上復(fù)雜的人類基因，但架不住人家種類多。腸道菌群包含500至1000種不同的細菌，基因總數(shù)是人類的100多倍。之所以把腸道菌群稱作另一個你，是因為它與人的健康息息相關(guān)，與人體的交互關(guān)系復(fù)雜，并且，它的“喜怒哀樂”，甚至?xí)绊懙饺说姆椒矫婷妗?/p>

人體的腸道菌群不是與生俱來的。胎兒在子宮里是處于無菌狀態(tài)的，但胎兒出生后，伴隨第一次呼吸、第一口乳液、第一嘴輔食，腸道菌群的始祖?zhèn)?，也隨著食物、空氣、水進入腸道并安營扎寨，不斷壯大隊伍，擴充地盤，最終形成穩(wěn)定的菌群構(gòu)成。這個外來戶，將從此伴隨你一生，也將與你有數(shù)不清的瓜葛。

前面說了，腸道菌群構(gòu)成復(fù)雜，細菌種類繁多，但還是能劃分為三種類型。第一種是共生菌群，主要有擬桿菌、梭菌、雙歧桿菌、乳酸桿菌。有些名字很熟悉吧，現(xiàn)在各類產(chǎn)品中鋪天蓋地的益生菌，說的就是后兩者，有很多益生元或益生素就是用于補充或者刺激雙歧桿菌的生長。這些細菌勢力最為龐大，占到了腸道菌群的99%以上，跟人形成良好的合作關(guān)系，輔助消化多種食物，并保護我們的腸道。第二種是條件致病菌群，主要有腸球菌、腸桿菌等，這些家伙數(shù)量不多，但屬于腸道里的不穩(wěn)定因素。腸道健康時，共生菌群占壓倒性優(yōu)勢，條件致病菌群就很安分;但要是共生菌群被破壞了，這些家伙就會引發(fā)多種腸道疾病。第三種是致病菌群，比如沙門氏菌、致病大腸桿菌、霍亂弧菌等，它們是健康的破壞者，本不屬于腸道，但一旦誤食進入腸道，就會興風(fēng)作浪，導(dǎo)致腹瀉、食物中毒等。

人體中的腸道菌群，不是住在你的腸道白吃白喝的，而是與你的健康休戚相關(guān)。人是所有生物中飲食最復(fù)雜的，肉、菜、谷物，無所不食。但吃是一碼事，消化吸收是另一碼事。人最主要的消化器官就是腸道，但面對如此繁多的食物，縱使腸道有三頭六臂，也處理不了這么繁重的工作，于是在人類漫長的進化史中，腸道請來了幫手——共生菌群。腸道為它們提供天然的厭氧環(huán)境作為住所;后者特別擅長分解復(fù)雜纖維和多糖，把得到的葡萄糖、維生素、脂肪、微量元素，作為房租交給腸道，供人體吸收，兩者各取所取。這也導(dǎo)致了腸道菌群和人體代謝性疾病密切相關(guān)，美國華盛頓大學(xué)Jeffery Gordon教授的研究成果表明，肥胖癥、糖尿病這些高發(fā)疾病，都與腸道菌群失調(diào)密不可分。

近年來隨著生活方式的改變，代謝性疾病的發(fā)病逐年地增高，包括肥胖、2 型糖尿病、非酒精性脂肪肝、心血管疾病等，危害人體的健康。隨著對微生物的研究的不斷深入，人們發(fā)現(xiàn)，腸道微生物及其代謝產(chǎn)物在多種代謝性疾病中都發(fā)現(xiàn)了明顯的變化。就像上面我們提到的，腸道微生物是介導(dǎo)外界飲食和環(huán)境與機體多種代謝過程的重要的媒介，它可以通過影響免疫系統(tǒng)以及關(guān)鍵的代謝通路來調(diào)控機體多種代謝性疾病。

人體的多種的疾病，包括神經(jīng)系統(tǒng)的疾病、呼吸系統(tǒng)的疾病、非酒精性脂肪肝等肝臟疾病，以及皮膚疾病、脂肪組織的疾病，包括炎癥、肥胖癥等，甚至全身性的疾病，包括 2 型糖尿病、心血管疾病，甚至腫瘤等疾病，都發(fā)現(xiàn)腸道菌群出現(xiàn)了明顯的變化。尤其是在代謝性疾病中，關(guān)于菌群的研究也是比較廣泛和深入的。肥胖癥是代謝性疾病的非常重要的一種類型，我們知道菌群的一個重要的功能就是幫助宿主對于飲食中的營養(yǎng)物質(zhì)進行消化和吸收，如果能量吸收過剩，就會導(dǎo)致肥胖癥的發(fā)生。目前的研究也提示，與健康人群相比，肥胖癥人群中腸道微生物的基因的數(shù)目是明顯的下調(diào)，并且它的多樣性顯著地降低。另外一種代謝性疾病重要的類型是非酒精性脂肪肝，人們研究發(fā)現(xiàn)在非酒精性脂肪肝患者體內(nèi)菌群也出現(xiàn)了明顯的變化。其中，厚壁菌門出現(xiàn)了明顯的下調(diào)，而擬桿菌門出現(xiàn)了明顯的增高。另外，在一項重要的研究中也揭示了，在非酒精性脂肪肝患者體內(nèi)存在一種能夠內(nèi)源性產(chǎn)生酒精的菌株，就是肺炎克雷伯菌，它可以在沒有進食酒精而只是進食了碳水化合物的情況下，會在自體內(nèi)產(chǎn)生內(nèi)源性的酒精，而且隨著內(nèi)源性酒精含量的增高，會促進非酒精性脂肪肝的發(fā)生發(fā)展。將這種產(chǎn)酒精的菌株移植給小鼠后，也可以重現(xiàn)非酒精性脂肪肝這樣疾病的表型。這表明，這種可以內(nèi)源性產(chǎn)生酒精的菌株可能與非酒精性脂肪肝的發(fā)生密切相關(guān)。

前面我們也講到了腸道菌群在介導(dǎo)飲食和環(huán)境變化與宿主多種器官的代謝過程中發(fā)揮重要作用，除了直接的作用之外，另一種重要的形式就是它會產(chǎn)生很多衍生的代謝物，包括脂多糖、膽汁酸、短鏈脂肪酸、三甲胺以及非常多的未知的分子，在腸道菌群調(diào)控功能中都發(fā)揮了重要的作用。我們來詳細地看一下短鏈脂肪酸。短鏈脂肪酸是來自于飲食中的膳食纖維，在腸道菌群的作用下產(chǎn)生多種的短鏈脂肪酸類型，包括乙酸鹽、丙酸鹽、丁酸鹽等多種類型，它們在調(diào)控機體代謝中發(fā)揮有益的代謝調(diào)控作用。像前面我們講到的包括在代謝性疾病中肥胖癥，它可能會有一個菌群多樣性的下調(diào)，如果菌群的多樣性下調(diào)，我們即使引入多種類型的復(fù)雜碳水化合物，我們還是不能產(chǎn)生足夠的復(fù)雜多樣的短鏈脂肪酸。在 2 型糖尿病中，患者其實存在著很多菌群紊亂，產(chǎn)生短鏈脂肪酸——丁酸鹽的細菌出現(xiàn)了明顯的減少，而條件致病菌增多，包括調(diào)控支鏈氨基酸轉(zhuǎn)運這樣的細菌都出現(xiàn)了明顯的上調(diào)，而 2 型糖尿病的發(fā)病跟它密切的相關(guān)。這種短鏈脂肪酸的變化可能也參與了 2 型糖尿病的發(fā)生和發(fā)展。

腸道菌群和人體健康密切相關(guān)，我們該如何保護腸道菌群呢？

首要平衡膳食。多吃蔬菜、雜糧等富含纖維素的食物，既喂飽了腸道菌群，也能為身體提供多種維生素和微量元素;而長期大魚大肉、高熱高脂飲食，既不利于腸道菌群生長，也增加自身罹患三高的風(fēng)險。其次規(guī)律作息和飲食。腸道菌群在與人體的長期磨合中，也形成了自己固定的生物鐘和食譜。很多年輕人起居不規(guī)律，動輒熬夜通宵;飲食不規(guī)律，饑一頓飽一頓，喜嘗新鮮事物;長期下來，腸道菌群勢必失調(diào)，引發(fā)多種疾病。最后，切勿濫用抗生素！長期服用、濫用抗生素，特別是廣譜抗生素，會將共生菌和致病菌同時殺掉，對腸道菌群造成嚴重影響，破壞腸道菌群平衡。

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作者簡介：

蘇心歡：1991年出生，男，山東菏澤，住院醫(yī)師，博士，研究方向：腸道菌群與代謝性疾病。

張群業(yè)：1974年出生，男，山東鄒平人，博士，山東大學(xué)博士生導(dǎo)師，研究方向：腸道菌群與心血管疾病;

王哲：1972年出生，女，河北省張家口人，博士，山東大學(xué)博士生導(dǎo)師。研究方向：腸道菌群與甲狀腺疾病和脂代謝紊亂。