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2019年Gut上那些肠道菌群与代谢相关的研究
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导语：Gut 是英国胃肠病学会的官方期刊，在胃肠病和肝脏病学科的期刊中排名全球第二，2018年期刊影响因子为17.943。肠道菌群是机体“看不见的器官”，它们以其特有的方式影响着人类健康。今天我们就来看看2019年以来Gut杂志中刊登了哪些肠道细菌与代谢相关的重大研究。
菊粉或菊粉酯能够通过调节肠道菌群改善机体胰岛素抵抗
短链脂肪酸（Short-chain fatty acids，SCFA）是由肠道微生物群发酵膳食纤维而得，饮食中添加菊粉丙酸酯（inulin-propionate ester，IPE），能够将SCFA丙酸盐输送到结肠，改善人类糖代谢，但这其中机制并不明确。为验证这一作用是否有肠道菌群的参与，一项体外实验探讨结果显示，补充IPE对宿主代谢健康的改善并不是由于肠道细菌数量的变化而引起的。
但由于体外实验缺乏人体的复杂环境，为此，该团队选取肥胖或超重的非糖尿病人群再次进行验证。研究结果显示：
1. 与纤维素相比，IPE及菊粉的摄入能够改善机体的胰岛素抵抗，（HOMA-IR 1.23±0.17 IPE vs 1.59±0.17纤维素, P =0.001; 1.17±0.15 菊粉 vs 1.59±0.17 纤维素, P =0.009），菊粉与IPE之间无明显差别；
2. 与纤维素相比，IPE降低了炎症因子IL-8的水平(5.86±0.59 vs 8.69±1.74 pg/mL, P =0.041)，而菊粉对所研究的全身炎症标记物没有影响；
3. 菊粉和IPE对肠道菌群的类别及数目都带来了影响，放线菌类别增加，梭菌数量和种类均减少。
图1 服用IPE、低发酵膳食对照（纤维素）以及高发酵膳食对照（菊粉）后患者HOMA-IR指数（A），MatsudaI胰岛素敏感指数（B），脂肪组织胰岛素抵抗系数（C）以及空腹胰岛素水平（D）的变化情况
菊粉能够更大程度上增加机体胰岛素敏感性，这可能与它能够影响结肠部位的肠道菌群和改善全身炎症反应有关。这项技术是否能在今后用于临床治疗还有待更进一步的研究。
原文标题：Dietary supplementation with inulin-propionate ester or inulin improves insulin sensitivity in adults with overweight and obesity with distinct effects on the gut microbiota, plasma metabolome and systemic inflammatory responses: a randomised cross-over trial
原文链接：https://www.ncbi.nlm.nih.gov/ pubmed/ 30971437
全谷物饮食能够减轻体重，改善机体慢性炎症反应
研究表明全谷物饮食能够降低T2DM的发生风险，肠道微生物降解富含膳食纤维的全谷物，产生短链脂肪酸和酚类化合物，可能对宿主代谢产生有益影响，但在人类身上尚未得出一致有效的验证结论。
对60名有代谢综合征风险的成年人进行随机交叉试验，饮食干预期包括全谷类饮食和精制谷类饮食，各8周，间隔时间≥6周。试验结束后评估饮食干预对肠道微生物组分和胰岛素敏感性作用，以及对机体糖脂代谢、肠道功能、炎症标志物、人体生理指标和尿液代谢组学的影响。研究结果显示：
1. 全谷物和精制谷物摄入量分别为179±50 g/d 和13±10 g/d。与精制谷物相比，全谷物没有显著改变葡萄糖稳态，也没有引起粪便微生物群的重大变化。呼吸氢浓度、血浆短链脂肪酸、肠道完整性和肠道运作时间均未受到影响；
2. 但摄入全谷物饮食与精制谷物饮食相比，患者体重（P＜0.0001），血清炎症标志物、白细胞介素IL- 6（P＝0.009）和C反应蛋白（P＝0.003）均出现下降。体重的减少与能量摄入的减少是一致的，IL-6的减少与全麦的消耗量有关，特别是与黑麦的摄入有关。
图2 患者摄入全谷饮食及精致谷物饮食前后体重的变化情况
图3 患者摄入全谷饮食及精致谷物饮食前后血清IL-6的变化情况
糖尿病患者饮食管理的重要性逐渐被各大指南认可，该研究验证了全谷饮食在不改变肠道菌群的前提下减轻了体重，并调节了全身炎症反应。为糖尿病患者的饮食治疗提供有力证据。
原文标题：Whole grain-rich diet reduces body weight and systemic low-grade inflammation without inducing major changes of the gut microbiome: a randomised cross-over trial
原文链接：https://www.ncbi.nlm.nih.gov/ pubmed/ 29097438
肥胖患者低卡饮食干预中，肠道微生物依赖性的代谢产物变化能够改善宿主胰岛素抵抗
肠道微生物与机体代谢有着千丝万缕的关系，已有研究表明肠道微生物依赖性代谢产物三甲胺氮氧化物（rimethylamine N-oxidet，TMAO）是T2DM的新预测因子。下面这项研究是为了探讨节食干预中，肠道微生物依赖的代谢物质TMAO及其营养前体（胆碱和左旋肉碱）的变化是否与糖代谢以及糖尿病相关的氨基酸代谢有关。研究结果显示：
1. 试验结束时，空腹胰岛素浓度和HOMA-IR的改善与胆碱和左旋肉碱减少与显著相关（P<0.05）；
2. 饮食中脂肪摄入以及ΔTMAO与空腹血糖、胰岛素和HOMA-IR存在显著联系（P<0.05）；高脂饮食的患者胰岛素抵抗改善情况较差，TMAO水平也明显升高；
3. ΔL-肉碱和Δ胆碱与氨基酸（包括支链和芳香族氨基酸）的变化显著相关。
图4 摄入不同饮食后患者的空腹血糖（A），HbA1c(B)，胰岛素水平（C）以及HOMA-IR（D）的变化情况
该研究表明饮食对机体代谢的影响可能通过改变肠道菌群依赖的代谢物实现。
原文标题：Gut microbiota metabolites, amino acid metabolites and improvements in insulin sensitivity and glucose metabolism: the POUNDS Lost trial
原文链接：https://www.ncbi.nlm.nih.gov/ pubmed/ 29860242
粪便菌群移植改善机体胰岛素抵抗
动物研究证实接受减肥手术的肥胖小鼠粪便移植在无菌鼠肠道内能够改善无菌鼠的糖代谢和肠道稳态。为进一步在人体验证该结论，来自荷兰和瑞典的学者进行了以下研究，对随机接受胃旁路手术治疗后（post-Roux-en-Y gastric bypass donors , RYGB-D）或未接受手术代谢综合征患者（metabolic syndrome donors (METS-D)）的粪便微生物移植（faecal microbiota transplantation (FMT）进行观察。
首要观察指标为：基线水平和FMT后2周，利用高胰岛素-正血糖稳定同位素（2H2葡萄糖和2H5甘油）钳夹测定肝脏、外周胰岛素敏感性以及脂解作用。次要观察指标为静息状态下的能量消耗、肠道蠕动时间、粪便短链脂肪酸（SCFA）和胆汁酸的变化，以及皮下脂肪组织与肠道微生物群中相关炎症标志物的变化。试验第8周时检测粪便SCFA、胆汁酸、血糖和炎症参数水平。
研究结果显示：
1. 接受METS-D FMS后患者胰岛素敏感性显著降低（葡萄糖利用率的中位数：从40.6-34.0 μmol/kg/min；P <0.01）；
2. 接受RYGB-D FMT后，患者肠道蠕动运时间有加快的趋势（P =0.052）。此外接受METS-D FMT的患者出现粪便胆汁酸，包括石胆酸、脱氧胆酸和石胆酸的增加；炎症标志物，包括脂肪组织趋化因子配体2（ccl2）基因表达和血浆ccl2下调。
图5 METS患者分别接受RYGD FMT及METS-D FMT（A）；经过粪便肠道菌群移植后受者在钳夹试验中的葡萄糖消耗情况（B）；肠道菌群供者（RYBG-D和METS-D）在钳夹试验中的葡萄糖消耗情况（C）；接受不同来源的菌群移植后受者的内源性葡萄糖生成情况（D、E）；随着试验的进行，受者与供者之间在钳夹试验中的葡萄糖消耗情况的比较（F）；接受不同来源的菌群移植后受者的肠道蠕动情况（G、H）
与未接受手术的代谢综合征患者相比，减重手术后的患者肠道菌群移植对胰岛素抵抗具有改善作用，这两群不同的细菌到底具有怎样的特点，又是通过怎样的机制发挥如此神奇的效果，还有待进一步探索。
原文标题：Donor metabolic characteristics drive effects of faecal microbiota transplantation on recipient insulin sensitivity, energy expenditure and intestinal transit time
原文链接：https://www.ncbi.nlm.nih.gov/ pubmed/ 31147381
中国证据：药用真菌中华麦冬及其变形体中国毛癣菌有望治疗肥胖及2型糖尿病
肠道菌群失调与机体肥胖关系密切，真菌多糖（如灵芝）和膳食纤维可通过促进肠道“抗肥胖细菌”的生长，增加微生物代谢产物，从而起到抗炎、减重的作用，然而具体的机制尚不明确。
为此，来自台湾的Wu TR等人进行了实验，对高脂饮食（high fat diet，HFD）的小鼠进行冬虫夏草菌丝体 （Hirsutella sinensis ，HSM）萃取液或层析出的不同分子量的多糖成分的灌胃处理（20 mg/kg），总量为100 μL/d，时长为共12周。实验结束后检测小鼠血清中炎症因子、内毒素、肠壁渗透性等指标的变化情况，结果显示：
1. 含有高分子量多糖（>300 kDa）的H1组分显著减轻了HFD喂养小鼠的体重（下降约50%降低），并改善了小鼠的代谢紊乱，这种效应与脂肪组织中生热蛋白标记物的表达增加、肠道完整性增强、肠道和全身炎症减轻有关；
2. 肠道菌群分析显示，接受H1多糖组分选择性地促进了HFD小鼠体内共生细菌金氏拟杆菌（paraacteroides goldsteinii）的生长。肠道菌群移植联合抗生素治疗表明，对新霉素敏感的肠道菌群与肥胖性状呈负相关；
图6 研究流程示意图，普通饮食小鼠接受生理盐水灌胃作为对照组，HFD小鼠接受生理盐水、HSM、以及不同分子量的多糖组分（H1-H4）进行灌肠（A）；随着实验的进行，各组小鼠体重及体重增长的变化情况（BCD）；实验结束后各组小鼠内脏脂肪含量情况（E），HOMA-IR情况（F），血浆IL-1β情况（G），血浆TNF-α情况（H）
图7 经不同处理后小鼠肠道细菌的菌群变化情况
中草药的成分多样，功效繁多，该研究将冬虫夏草进行提纯后验证了该药材可能通过维持肠壁完整性，改善机体的炎症反应，促进肠道内细菌生长进而实现改善机体正常代谢的作用，为中医药在代谢领域的应用奠定了基础。
原文标题：Gut commensal Parabacteroides goldsteinii plays a predominant role in the anti-obesity effects of polysaccharides isolated from Hirsutella sinensis
原文链接：https://www.ncbi.nlm.nih.gov/ pubmed/ 30007918
肠道菌群
世界理念，中国借鉴；
中国经验，世界分享。
