揭秘肠道微生物与2型糖尿病之间的关系

  肠道庞大的微生物菌群和糖尿病有关系吗?近年来,肠道菌群成为医学、食品等行业的研究热点,纷纷挖掘其与疾病之间的关系,糖尿病也是其中的热点之一。在2型糖尿病(type 2 diabetes,T2D)患者中,肠道菌群的种类与丰度都发生了变化。最近的一篇综述《Role of gut microbiota in type 2 diabetes pathophysiology》,通过分析42项微生物与糖尿病关联的临床研究,总结了在2型糖尿病中可能产生作用的肠道微生物种类,帮助大家了解肠道菌群的作用。

有益和有害的肠道菌群

  文章指出,双歧杆菌属(Bifidobacterium)、拟杆菌属(Bacteroides)、粪杆菌属(Faecalibacterium)、阿克曼菌属(Akkermansia)和罗斯菌属(Roseburia)这5种类型的菌属与T2D呈负相关,简单说就是这些微生物有利于预防2型糖尿病的发生和发展,健康人群体内这些微生物比2型糖尿病患者体内相对数量更多。乳酸杆菌属(Lactobacillus)虽然经常被视作益生菌,但在很多报道中的结果都不一样,对2型糖尿病患者的影响还不清楚。瘤胃球菌属(Ruminococcus)、梭杆菌属(Fusobacterium)和蓝褐藻菌属(Blautia)与T2D呈正相关,说明这些微生物可能是2型糖尿病的“帮凶”。

肠道菌群是怎么跟2型糖尿病扯上关系的?

  肠道微生物生活在人类肠道,因为肠道屏障功能,并不会进入体内。看似两者毫无关系,却可能从以下几种途径影响2型糖尿病的发生和发展。

1. 调节炎症。通常来说,T2D伴随体内炎水平上升。一些肠道微生物和微生物产物,特别是脂多糖(LPS)促进代谢内毒素血症和低度炎症。乳酸杆菌(植物乳杆菌、副干酪乳杆菌、干酪乳杆菌)能够抑制炎症因子的表达。罗氏菌属和阿克曼菌属等可以促进抗炎因子如IL-10的表达,进而抑制肌肉细胞胰岛素抵抗的发生。

2. 影响肠道通透性。T2D特点之一就是小肠通透性增加。肠道的通透性发生改变时,也就是说肠道黏膜受损,导致一些有毒有害的物质就会进入血液中,并引起代谢性内毒素血症。Bacteroides vulgatus和B. dorei这两菌可以促进肠上皮细胞的紧密连接蛋白的表达,避免肠道黏膜出现“漏洞”。阿克曼菌可以通过小肠AMPK信号通路增加肠道紧密连接。此外,由粪杆菌属和罗氏菌属产生的丁酸能够通过调节血清素转运体和PPAR-g降低肠道通透性。
3. 调控糖代谢。糖尿病的特征就是血液中的葡萄糖含量,长期维持在较高水平,严重损害心血管以及各种器官,对健康造成极大伤害。所以患者要想方设法把血糖给降下来。肝脏是消耗葡萄糖的主要器官,人体产生的热量和合成肝糖原主要靠它。此外,当饥饿时,通过糖异生作用,分解脂肪和蛋白质等产生葡萄糖也需要依靠肝脏。文献中列举了一些益生菌可降糖,比如乳双歧杆菌可以增加糖原合成并降低肝糖异生相关基因的表达,缓解胰岛素抵抗。加氏乳杆菌BNR17还增加了肌肉中葡萄糖转运蛋白GLUT-4的表达。鼠李糖乳杆菌可增加附睾脂肪中的脂联素水平,从而增强胰岛素敏感性。某些乳酸杆菌属和阿克曼菌属具有α-葡萄糖苷酶抑制活性,可以降低淀粉消化。
4. 促进脂肪代谢和能量消耗。肥胖是2型糖尿病的一个重要致病因素。据报道阿克曼菌、 产酸拟杆菌和加氏乳杆菌可增加脂肪组织中的脂肪酸氧化,使脂肪消耗掉。产酸拟杆菌还通过TGR5-PPARα途径促进脂肪组织脂肪酸氧化。加氏乳杆菌已被证明可以通过增加脂肪酸氧化基因和减少脂肪酸合成相关基因来调控肥胖。同时,丁酸盐可通过抑制肌肉中的组蛋白去乙酰化来促进脂肪酸的氧化和产热,并增加肌肉线粒体功能,增加能量消耗。

肠道微生物仍有很多“未解之谜”等待我们解答

  虽然科学家对人类肠道微生物有了一些研究,但还存在很多问题。在这篇综述中,作者也指出目前肠道菌群与2型糖尿病研究中的不足之处。比如说:
1. 地理位置,种族,文化,健康状况和药物使用等多种因素影响,如何证明菌群改变归因于2型糖尿病?
2. 大多数研究使用粪便样本进行群分析,但粪便微生物群的特征并不能完全反映肠道的微生物组。
3. 研究手段受限,大多研究16S rRNA测序,但转录组、代谢组,蛋白组联合研究很少。
4. 很难确定某一具体的菌株对2型糖尿病及肠道菌群稳态起作用。
5. 大多数人类关联研究无法推断出因果关系,即到底是因为2型糖尿病,菌群发生变化,还是菌群变化,才引起2型糖尿病的发生?
6. 缺乏配套的动物实验体系来验证研究结果。

平衡膳食才是最佳选择

  肠道菌群稳态对维持身体健康肯定是有帮助的,但如何塑造健康的肠道菌群呢?肠道里面的微生物种类成千上万,每种菌株作用都未研究透彻,我们无法精确地“修饰”它们,但既然与人类共生,从进化的角度分析,必然有它们存在的价值。其实中国居民平衡膳食宝塔给出了答案,不偏爱某一类食物,做到平衡膳食,适当运动便可以促进肠道健康。如果菌群结构失衡,也许我们可以从中医获益,大量药食同源的食品,如铁皮石斛,金樱子等,被证明既有降血糖的功能,又有改善肠道菌群的作用。因此我们通过食疗去预防疾病或者辅助治疗。
(图片来自中国营养学会官网)

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