腸道菌群和糖尿病關系的研究進展

劉易周

摘 要：腸道菌群在很大程度上影響著人體的能量吸收、代謝與轉化，糖尿病（Diabetes mellitus ，DM）是一種常見的由糖代謝異常導致的疾病。近年來越來越多的研究證實了腸道菌群和糖尿病發病的關系，本文主要從糖尿病患者腸道菌群的改變、腸道菌群促進糖尿病發病的機理以及改變腸道菌群對于糖尿病的治療作用三個方面進行闡述。

關鍵詞：腸道菌群;糖尿病;作用機理;治療

中圖分類號：R587.1 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）06-0188-02

腸道菌群是人體腸道微生物的總稱，由超過10萬億個細菌組成，包括雙歧桿菌屬、酵母菌屬、類桿菌屬等種類，攜帶的基因量超過人類自身，具有合成維生素、蛋白質，提高免疫功能等作用，腸道菌群直接影響腸道的營養吸收功能[1]。研究表明，腸道菌群還在人體的免疫功能、機體發育甚至情感變化等方面都起著極其重要的作用[2]。糖尿病是近年來對人們身體健康造成嚴重威脅的疾病之一，糖尿病會影響患者的糖、脂代謝，嚴重影響腎功能。我國糖尿病發病率較高，由于我國患者的健康意識較差，血糖控制情況并不十分理想。糖尿病的發病機制尚不清楚，有研究顯示，腸道菌群和糖尿病的發病有一定關系，接下來我們將對腸道菌群在糖尿病發病中的作用進行簡要的闡述。

1 DM患者腸道菌群的變化

DM作為一種全身性的疾病，對機體各個系統都有一定的影響，也受到機體其它系統功能狀態的影響。正常情況下，腸道菌群幫助機體消化、吸收營養物質，參與短鏈脂肪酸、膽汁酸代謝的調節，維持腸道正常的生理功能[3]。當腸道菌群出現紊亂時，益生菌減少，所參與的短鏈脂肪酸和膽汁酸代謝出現紊亂，從而導致糖尿病的發生與發展[4]。研究發現DM患者其腸道菌群也發生了明顯的改變：肖黨生[5]等人采用光岡法對DM患者、服用降糖藥治療的患者以及正常健康志愿者的糞便進行檢測后發現這三組研究對象其腸道菌群明顯不同。其中腸桿菌、腸球菌、酵母菌和乳酸桿菌等在糖尿病患者、口服降糖藥患者以及健康人糞便中的數量逐漸下降，而雙歧桿菌則逐漸上升。該實驗不僅表明三組人群糞便中腸道菌群比例不同，并且這種比例具有一定的規律，對這種下降或上升規律的研究或可揭示腸道菌群在DM發病中的作用。隨著腸道菌群測序技術的發展，研究者們得以發現糞便中豐度相對較低、之前研究較少的細菌在DM患者與健康志愿者之間的差異。這些細菌主要包括羅斯氏菌、擬桿菌屬、普雷沃氏菌、假丁酸弧菌等。羅斯氏菌通過無氧呼吸發酵包括木糖、半乳糖、葡萄糖、淀粉和糖原等碳水化合物而產生丁酸。羅斯氏菌具有降低血糖，控制肥胖癥患者體重上升的功能，可以用于肥胖癥的治療和控制。普雷沃氏菌具有治療肥胖、2型糖尿病、心血管疾病、炎性腸病的功能。雙歧桿菌代謝產生的乙酸和乳酸能調節腸道pH，增加腸道對蛋白質等營養物質吸收效率[6]。盡管我們在糖尿病的患者體內觀察到了這些細菌數量的改變，但是我們目前尚不清楚這些變化是否和糖尿病的發病直接相關或者是通過影響其他菌群的變化而間接影響糖尿病的發病。

2 腸道菌群的改變促進DM發生

腸道菌群不僅可以影響糖類、脂質的吸收，參與機體的代謝活動，還可以通過局部的免疫作用引起機體炎癥狀態，健康的腸道菌群對于維持機體的正常糖代謝具有重要作用，腸道菌群改變時可以通過一系列作用導致機體出現胰島素抵抗或者是血糖調節紊亂促進DM發生。Alexandra E[7]發現實驗動物在生命早期長期使用抗生素時，其腸道內菌群的豐度明顯降低。同時實驗組糖尿病發生率約為53%，明顯高于對照組26%的發生率。與此同時這些在生命早期接受抗生素治療的老鼠的胰島炎發生率也增加。Sophie[8]等人的研究表明，混合使用抗生素會對腸道菌群造成毀滅性影響，使用單一的抗生素也會大幅減少特定種類的微生物數量，而這些細胞的缺失可以引發免疫系統紊亂，如產生IL-17細胞的缺失，可以引發1型糖尿病。江育才[9]對DM患者腸道菌群和體內炎癥水平之間關系的評估發現，隨著DM患者菌群的失調，患者體內的IL-2水平也逐漸降低，這意味著腸道菌群的改變和體內免疫功能下降有關，免疫功能的下降可促進機體炎癥的發生導致胰島素抵抗。

3 改變腸道菌群對于DM的治療作用

如上文所提到的，DM患者其腸道菌群相比于正常人有明顯的改變，因此為了進一步證實菌群的變化和DM的發生有關，研究者們通過一系列實驗恢復DM患者腸道菌群的穩態，這些研究大多證實了對異常菌群的調整有助于改善DM患者的病情。將正常動物的糞便灌入2型糖尿病動物體內后發現后者血漿內胰島素水平和葡萄糖攝入水平均有所提升[10]，這項研究為通過改善腸道菌群治療DM開創了先河。益生菌常用來改善腸道菌群結構，李麗[11]等人將超重2型糖尿病患者分為了單純飲食指導和在飲食指導基礎上加用益生菌兩組進行實驗后發現，補充了羅伊氏乳桿菌、鼠李糖乳桿菌、乳雙歧桿菌等益生菌的患者其空腹血糖水平、三酰甘油水平明顯下降，補充益生菌對于DM的治療具有一定效果。Renata A[12]等人通過高脂、高糖飲食構建胰島素抵抗模型，對這些動物模型進行研究發現實驗鼠其腸道菌群改變的同時，腸道黏膜通透性增加，脂多糖吸收增加，同時血液內的炎癥因子TNF-α、IL-6的水平也明顯升高，這意味著實驗動物體內存在著一定程度的炎癥狀態，這種炎癥狀態和實驗動物的胰島素抵抗具有一定關系。而對其補充益生菌后發現，實驗動物腸道內的厚壁菌和放線菌的豐度明顯增加，而擬桿菌水平下降。對炎癥水平的檢測發現TNF-α、IL-6水平下降，同時巨噬細胞由M1分化為主轉為M2為主。該研究說明了補充益生菌可能通過抑制體內炎癥水平、改善胰島素抵抗來治療DM。改變腸道菌群的手段除了補充益生菌之外，還可以針對性地選擇相關抗生素來改變患者腸道內的菌群。Deepak K[13]等人應用萬古霉素和頭孢他啶飼喂小鼠后發現兩組小鼠體重下降程度有明顯差異。萬古霉素主要是針對腸道內的革蘭氏陽性菌，而頭孢他啶則主要是殺滅腸道內的革蘭氏陰性菌，兩種抗生素的主要抗菌譜不同，避免了混雜的菌種對機體的共同作用。研究發現應用萬古霉素組小鼠體重無明顯下降，血糖水平也沒有很好的控制。而應用頭孢他啶組小鼠體重下降較為明顯同時血糖水平也控制較好，并且頭孢他啶的這種作用具有一定的劑量依賴性。這項巧妙的研究證實了抗生素可以通過減少腸道異常菌群的豐度改善DM患者的血糖水平，為臨床上研究新型治療手段提供了思路。

4 結語

腸道菌群是目前的研究熱點之一，腸道菌群和多種疾病的發病都存在聯系，其和代謝性疾病的關系更為受人矚目。糖尿病是一種常見的代謝相關疾病。糖尿病患者腸道中的益生菌，如雙歧桿菌、羅斯氏菌等菌種數量減少，而擬桿菌等菌種數量上升。腸道菌群的代謝產物影響人體腸道對糖類脂類等營養物質的吸收，或通過局部的免疫反應使機體處于炎癥狀態而影響胰島功能，促進糖尿病的發生和發展。補充益生菌或使用抗生素都可以改變患者腸道菌群，從而對糖尿病起到一定的治療作用。然而，這些數量變化的菌類影響糖尿病發病以及補充益生菌對于糖尿病治療作用的具體機理尚不清楚，需要進一步的研究來闡釋。

參考文獻

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