肠道菌群影响血糖和血脂水平

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。

肥胖状态与多种严重的并发症有关。和肥胖一样,糖尿病在世界各地的发病率也在急剧上升,并正在成为许多国家的主要死亡原因。2017年国际糖尿病联盟发布的第8版糖尿病地图强调了一些令人震惊的统计数据,据估计,全世界约有4.25亿人患有糖尿病,占20-79岁的成年人的8.8%。如果这样持续下去,到2045年,全球20-79岁的糖尿病患者将达到6.29亿。2型糖尿病占其中的90%以上。

2017年,全球约有500万人死于糖尿病,相当于每8秒就有1人死于糖尿病。糖尿病也导致医疗费用的异常增加,据估计,糖尿病患者每年的医疗支出超过7000亿美元,相当于医疗支出的1/8。虽然糖尿病主要发生在40岁以上的人群中,但现在在一些更年轻的人群中也变得越来越普遍。

2型糖尿病的诊断是血糖水平的升高,这是该病的标志。由于胰岛素抵抗和β-细胞功能受损导致的胰岛素分泌不足,随着时间的推移,导致血糖水平无法控制。2型糖尿病是基因与环境之间复杂的相互作用的结果。热量摄入过多和能量消耗减少是肥胖和2型糖尿病的重要预测因素。最近的许多研究表明,肠道菌群被认为是调节宿主代谢的另一个关键的内源性因素。我们的身体携带有多达100万亿的共生微生物,它们所编码的基因数量大约是人类自身基因的150倍。

人体共生微生物对于我们的健康至关重要,已被公认为一种真正的功能“器官”,也日益受到人们的关注。大多数的微生物生活在我们的肠道中,它们通过在消化、营养、免疫调节和新陈代谢中扮演重要角色来影响宿主的生理机能。肠道菌群的组成和活性也会随着时间的变化而变化,并受到许多因素的影响,包括遗传、性别、年龄、健康状况和药物/抗生素的使用等等。在过去的十年中,大量研究报道了肠道菌群在代谢性疾病中的重要作用。越来越多的证据也表明肠道菌群失调与肥胖、血糖控制障碍以及2型糖尿病的病理生理学有关。

2017年国际糖尿病联盟发布的第8版糖尿病地图

肥胖、糖尿病和菌群失衡

保持正常健康的肠道菌群对于维持身心健康起着至关重要的作用。拟杆菌门和硬壁菌门,其中包括瘤胃球菌属、乳杆菌属和梭菌属等,占据健康肠道菌群的90%以上。肠道菌群的组成和功能的改变,被称为菌群失调,是包括肥胖和2型糖尿病等代谢性疾病在内的许多疾病的共同特征。许多研究分析了胖子与瘦子的肠道菌群差异,发现肥胖与较低的微生物多样性有关。

最早的关于肥胖菌群的研究报告称,体重增加与硬壁菌门/拟杆菌门细菌比值的变化有关,表现为硬壁菌门的数量增加和拟杆菌门的数量减少。在遗传易感的肥胖小鼠中,硬壁菌门与拟杆菌门的比例也有所增加,与瘦鼠相比,拟杆菌门的丰度降低了50%,硬壁菌门的比例也有所增加。许多研究也发现了不一致的结果,但所有结果都表明肥胖人群的肠道菌群发生了变化。肠道菌群失调可能导致编码碳水化合物代谢相关的酶的微生物基因的高表达以及从食物中更多的摄取能量的细菌的过度生长,诱导脂肪的过度积累。

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 肠道菌群调节和干扰宿主血糖控制的关键分子机制包括:

(1)通过直接诱导肠促胰岛素的产生或增加肠内分泌细胞的数量与分化来促进肠促胰岛素的分泌;

(2)肠道细菌产生的短链脂肪酸对肠道糖异生、肠壁完整性、肠促胰岛素的分泌、胰岛β细胞功能具有有益的影响;

(3)肠道细菌代谢胆汁酸促进胆汁酸的多样性,并通过胆汁酸受体FXR和TGR5信号通路以及肠道中FGF19的产生,参与调节宿主代谢;

(4)通过调节脂多糖介导的炎症和诱导白色脂肪组织褐变调节脂肪组织的炎症和功能。

适量多益生菌,调理好肠道菌群

因此,在我们的饮食结构中,除了人体必需的营养之外,还要补充益生菌,益生菌可以减少胃肠道对葡萄糖的吸收。减少血液里的葡萄糖,帮助人体降血糖,益生菌还可以加速葡萄糖的代谢,人体内的细菌数量比细胞还多,所以像益生菌这种有益菌能够在整个代谢过程中起很大作用。因此,糖尿病患者在调理体质、防治并发症的过程中,一方面要保持健康的饮食结构,坚持运动,另一方面要补充益生菌,帮助肠道菌群再平衡,控制血糖,有效缓解糖尿病。当然也要引入适量的膳食纤维也就是复杂碳水化合物,才能满足肠道中产生短链脂肪酸细菌的生长需要,反过来说,这些细菌生长产生的短链脂肪酸也能满足人体维持正常的免疫、营养、代谢等需要。

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