腸道菌群影響血糖和血脂水平

2019-12-20

       肥胖是一种慢性、复杂和多因素的疾病,是引起全球死亡的第五大风险因素,每年造成近340万人死亡。在成年人中,肥胖的特征是脂肪堆积过多,通常定义为体重指数大于或等于30kg/m2。流行病学研究表明,目前全世界有21亿多人超重或肥胖。如果按目前的趋势持续下去,估计到2030年,全球38%的成年人将超重,另外20%将肥胖。

肥胖狀態與多種嚴重的並發症有關。和肥胖一樣,糖尿病在世界各地的發病率也在急劇上升,並正在成爲許多國家的主要死亡原因。2017年國際糖尿病聯盟發布的第8版糖尿病地圖強調了一些令人震驚的統計數據,據估計,全世界約有4.25億人患有糖尿病,占20-79歲的成年人的8.8%。如果這樣持續下去,到2045年,全球20-79歲的糖尿病患者將達到6.29億。2型糖尿病占其中的90%以上。

2017年,全球約有500萬人死于糖尿病,相當于每8秒就有1人死于糖尿病。糖尿病也導致醫療費用的異常增加,據估計,糖尿病患者每年的醫療支出超過7000億美元,相當于醫療支出的1/8。雖然糖尿病主要發生在40歲以上的人群中,但現在在一些更年輕的人群中也變得越來越普遍。

2型糖尿病的診斷是血糖水平的升高,這是該病的標志。由于胰島素抵抗和β-細胞功能受損導致的胰島素分泌不足,隨著時間的推移,導致血糖水平無法控制。2型糖尿病是基因與環境之間複雜的相互作用的結果。熱量攝入過多和能量消耗減少是肥胖和2型糖尿病的重要預測因素。最近的許多研究表明,腸道菌群被認爲是調節宿主代謝的另一個關鍵的內源性因素。我們的身體攜帶有多達100萬億的共生微生物,它們所編碼的基因數量大約是人類自身基因的150倍。

人體共生微生物對于我們的健康至關重要,已被公認爲一種真正的功能“器官”,也日益受到人們的關注。大多數的微生物生活在我們的腸道中,它們通過在消化、營養、免疫調節和新陳代謝中扮演重要角色來影響宿主的生理機能。腸道菌群的組成和活性也會隨著時間的變化而變化,並受到許多因素的影響,包括遺傳、性別、年齡、健康狀況和藥物/抗生素的使用等等。在過去的十年中,大量研究報道了腸道菌群在代謝性疾病中的重要作用。越來越多的證據也表明腸道菌群失調與肥胖、血糖控制障礙以及2型糖尿病的病理生理學有關。

2017年國際糖尿病聯盟發布的第8版糖尿病地圖

肥胖、糖尿病和菌群失衡

保持正常健康的腸道菌群對于維持身心健康起著至關重要的作用。擬杆菌門和硬壁菌門,其中包括瘤胃球菌屬、乳杆菌屬和梭菌屬等,占據健康腸道菌群的90%以上。腸道菌群的組成和功能的改變,被稱爲菌群失調,是包括肥胖和2型糖尿病等代謝性疾病在內的許多疾病的共同特征。許多研究分析了胖子與瘦子的腸道菌群差異,發現肥胖與較低的微生物多樣性有關。

最早的關于肥胖菌群的研究報告稱,體重增加與硬壁菌門/擬杆菌門細菌比值的變化有關,表現爲硬壁菌門的數量增加和擬杆菌門的數量減少。在遺傳易感的肥胖小鼠中,硬壁菌門與擬杆菌門的比例也有所增加,與瘦鼠相比,擬杆菌門的豐度降低了50%,硬壁菌門的比例也有所增加。許多研究也發現了不一致的結果,但所有結果都表明肥胖人群的腸道菌群發生了變化。腸道菌群失調可能導致編碼碳水化合物代謝相關的酶的微生物基因的高表達以及從食物中更多的攝取能量的細菌的過度生長,誘導脂肪的過度積累。

有趣的是,一些研究也将血糖控制障碍和胰岛素抵抗与特定肠道菌群组成联系起来。2012年,来自中国的研究团队对345名中国个体的肠道菌群进行了测序分析,结果显示,2型糖尿病患者存在中度肠道菌群失调,一些产丁酸的细菌数量减少,而各种条件致病菌数量增多。最近的研究也发现,糖尿病前期状态(空腹血糖6.1-7.0 mmol/L)也与肠道菌群异常有关,糖尿病前期的个体中降解黏液的细菌Akkermansia muciniphila的丰度较低。

因此,肠道菌群的组成和功能可能有助于宿主的血糖调节和胰岛素敏感性。此外,抗糖尿病的药物利拉鲁肽和二甲双胍被证明在显著降低体重和改善葡萄糖代谢的同时,也可以显著改变肠道菌群的组成。值得注意的是,利拉鲁肽可以降低肥胖相关的微生物表型和增加苗条相关的表型;二甲双胍可通过诱导某些细菌的生长来改变肠道菌群的组成,比如Akkermansia muciniphila。将接受了二甲双胍治疗的患者的肠道细菌移植到无菌小鼠中可以改善其葡萄糖稳态。这表明,肠道菌群确实参与了抗糖尿病药物的有益降糖作用,也证实肠道菌群是治疗2型糖尿病和控制血糖的一个很有前途的靶点。

03 腸道菌群調節和幹擾宿主血糖控制的關鍵分子機制包括:

(1)通過直接誘導腸促胰島素的産生或增加腸內分泌細胞的數量與分化來促進腸促胰島素的分泌;

(2)腸道細菌産生的短鏈脂肪酸對腸道糖異生、腸壁完整性、腸促胰島素的分泌、胰島β細胞功能具有有益的影響;

(3)腸道細菌代謝膽汁酸促進膽汁酸的多樣性,並通過膽汁酸受體FXR和TGR5信號通路以及腸道中FGF19的産生,參與調節宿主代謝;

(4)通過調節脂多糖介導的炎症和誘導白色脂肪組織褐變調節脂肪組織的炎症和功能。

適量多益生菌,調理好腸道菌群

因此,在我們的飲食結構中,除了人體必需的營養之外,還要補充益生菌,益生菌可以減少胃腸道對葡萄糖的吸收。減少血液裏的葡萄糖,幫助人體降血糖,益生菌還可以加速葡萄糖的代謝,人體內的細菌數量比細胞還多,所以像益生菌這種有益菌能夠在整個代謝過程中起很大作用。因此,糖尿病患者在調理體質、防治並發症的過程中,一方面要保持健康的飲食結構,堅持運動,另一方面要補充益生菌,幫助腸道菌群再平衡,控制血糖,有效緩解糖尿病。當然也要引入適量的膳食纖維也就是複雜碳水化合物,才能滿足腸道中産生短鏈脂肪酸細菌的生長需要,反過來說,這些細菌生長産生的短鏈脂肪酸也能滿足人體維持正常的免疫、營養、代謝等需要。

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