人體腸道菌群和代謝性疾病

蘇心歡 王哲 張群業

【摘要】腸道菌群與人類的健康息息相關，目前對其研究方興未艾，隨著基因組學、蛋白質組學、代謝組學技術的進步，對腸道細菌的研究越來越深入，科學家們發現腸道菌群有非常重要的功能，對代謝性疾病有重大的影響。

【關鍵詞】腸道菌群; 脂代謝

課題來源：山東省2018年重點研發計劃（重大科技創新工程）項;脂代謝異常患者腸道菌道群的變化特征和標志物及其精準干預方案（2018CXGC1218）

腸道菌群，作為人體腸道內微生物群落的總稱，是近年來醫學、微生物學、基因學等領域引人關注的研究焦點之一。人體中腸道菌群數量龐大，眾多周知，細胞是構成人的基本單位，一個成年人的細胞數量大約是數十萬億的量級，也就是1后面13個零，腸道菌群有多少細胞呢？1后面14個零。因此，很多科學家將其稱為人體的另一個器官，甚至“另一個你”。腸道菌群不僅在數量上龐大，而且，腸道菌群的基因數量也比你多。雖說單個細菌很簡單，基因數遠比不上復雜的人類基因，但架不住人家種類多。腸道菌群包含500至1000種不同的細菌，基因總數是人類的100多倍。之所以把腸道菌群稱作另一個你，是因為它與人的健康息息相關，與人體的交互關系復雜，并且，它的“喜怒哀樂”，甚至會影響到人的方方面面。

人體的腸道菌群不是與生俱來的。胎兒在子宮里是處于無菌狀態的，但胎兒出生后，伴隨第一次呼吸、第一口乳液、第一嘴輔食，腸道菌群的始祖們，也隨著食物、空氣、水進入腸道并安營扎寨，不斷壯大隊伍，擴充地盤，最終形成穩定的菌群構成。這個外來戶，將從此伴隨你一生，也將與你有數不清的瓜葛。

前面說了，腸道菌群構成復雜，細菌種類繁多，但還是能劃分為三種類型。第一種是共生菌群，主要有擬桿菌、梭菌、雙歧桿菌、乳酸桿菌。有些名字很熟悉吧，現在各類產品中鋪天蓋地的益生菌，說的就是后兩者，有很多益生元或益生素就是用于補充或者刺激雙歧桿菌的生長。這些細菌勢力最為龐大，占到了腸道菌群的99%以上，跟人形成良好的合作關系，輔助消化多種食物，并保護我們的腸道。第二種是條件致病菌群，主要有腸球菌、腸桿菌等，這些家伙數量不多，但屬于腸道里的不穩定因素。腸道健康時，共生菌群占壓倒性優勢，條件致病菌群就很安分;但要是共生菌群被破壞了，這些家伙就會引發多種腸道疾病。第三種是致病菌群，比如沙門氏菌、致病大腸桿菌、霍亂弧菌等，它們是健康的破壞者，本不屬于腸道，但一旦誤食進入腸道，就會興風作浪，導致腹瀉、食物中毒等。

人體中的腸道菌群，不是住在你的腸道白吃白喝的，而是與你的健康休戚相關。人是所有生物中飲食最復雜的，肉、菜、谷物，無所不食。但吃是一碼事，消化吸收是另一碼事。人最主要的消化器官就是腸道，但面對如此繁多的食物，縱使腸道有三頭六臂，也處理不了這么繁重的工作，于是在人類漫長的進化史中，腸道請來了幫手——共生菌群。腸道為它們提供天然的厭氧環境作為住所;后者特別擅長分解復雜纖維和多糖，把得到的葡萄糖、維生素、脂肪、微量元素，作為房租交給腸道，供人體吸收，兩者各取所取。這也導致了腸道菌群和人體代謝性疾病密切相關，美國華盛頓大學Jeffery Gordon教授的研究成果表明，肥胖癥、糖尿病這些高發疾病，都與腸道菌群失調密不可分。

近年來隨著生活方式的改變，代謝性疾病的發病逐年地增高，包括肥胖、2 型糖尿病、非酒精性脂肪肝、心血管疾病等，危害人體的健康。隨著對微生物的研究的不斷深入，人們發現，腸道微生物及其代謝產物在多種代謝性疾病中都發現了明顯的變化。就像上面我們提到的，腸道微生物是介導外界飲食和環境與機體多種代謝過程的重要的媒介，它可以通過影響免疫系統以及關鍵的代謝通路來調控機體多種代謝性疾病。

人體的多種的疾病，包括神經系統的疾病、呼吸系統的疾病、非酒精性脂肪肝等肝臟疾病，以及皮膚疾病、脂肪組織的疾病，包括炎癥、肥胖癥等，甚至全身性的疾病，包括 2 型糖尿病、心血管疾病，甚至腫瘤等疾病，都發現腸道菌群出現了明顯的變化。尤其是在代謝性疾病中，關于菌群的研究也是比較廣泛和深入的。肥胖癥是代謝性疾病的非常重要的一種類型，我們知道菌群的一個重要的功能就是幫助宿主對于飲食中的營養物質進行消化和吸收，如果能量吸收過剩，就會導致肥胖癥的發生。目前的研究也提示，與健康人群相比，肥胖癥人群中腸道微生物的基因的數目是明顯的下調，并且它的多樣性顯著地降低。另外一種代謝性疾病重要的類型是非酒精性脂肪肝，人們研究發現在非酒精性脂肪肝患者體內菌群也出現了明顯的變化。其中，厚壁菌門出現了明顯的下調，而擬桿菌門出現了明顯的增高。另外，在一項重要的研究中也揭示了，在非酒精性脂肪肝患者體內存在一種能夠內源性產生酒精的菌株，就是肺炎克雷伯菌，它可以在沒有進食酒精而只是進食了碳水化合物的情況下，會在自體內產生內源性的酒精，而且隨著內源性酒精含量的增高，會促進非酒精性脂肪肝的發生發展。將這種產酒精的菌株移植給小鼠后，也可以重現非酒精性脂肪肝這樣疾病的表型。這表明，這種可以內源性產生酒精的菌株可能與非酒精性脂肪肝的發生密切相關。

前面我們也講到了腸道菌群在介導飲食和環境變化與宿主多種器官的代謝過程中發揮重要作用，除了直接的作用之外，另一種重要的形式就是它會產生很多衍生的代謝物，包括脂多糖、膽汁酸、短鏈脂肪酸、三甲胺以及非常多的未知的分子，在腸道菌群調控功能中都發揮了重要的作用。我們來詳細地看一下短鏈脂肪酸。短鏈脂肪酸是來自于飲食中的膳食纖維，在腸道菌群的作用下產生多種的短鏈脂肪酸類型，包括乙酸鹽、丙酸鹽、丁酸鹽等多種類型，它們在調控機體代謝中發揮有益的代謝調控作用。像前面我們講到的包括在代謝性疾病中肥胖癥，它可能會有一個菌群多樣性的下調，如果菌群的多樣性下調，我們即使引入多種類型的復雜碳水化合物，我們還是不能產生足夠的復雜多樣的短鏈脂肪酸。在 2 型糖尿病中，患者其實存在著很多菌群紊亂，產生短鏈脂肪酸——丁酸鹽的細菌出現了明顯的減少，而條件致病菌增多，包括調控支鏈氨基酸轉運這樣的細菌都出現了明顯的上調，而 2 型糖尿病的發病跟它密切的相關。這種短鏈脂肪酸的變化可能也參與了 2 型糖尿病的發生和發展。

腸道菌群和人體健康密切相關，我們該如何保護腸道菌群呢？

首要平衡膳食。多吃蔬菜、雜糧等富含纖維素的食物，既喂飽了腸道菌群，也能為身體提供多種維生素和微量元素;而長期大魚大肉、高熱高脂飲食，既不利于腸道菌群生長，也增加自身罹患三高的風險。其次規律作息和飲食。腸道菌群在與人體的長期磨合中，也形成了自己固定的生物鐘和食譜。很多年輕人起居不規律，動輒熬夜通宵;飲食不規律，饑一頓飽一頓，喜嘗新鮮事物;長期下來，腸道菌群勢必失調，引發多種疾病。最后，切勿濫用抗生素！長期服用、濫用抗生素，特別是廣譜抗生素，會將共生菌和致病菌同時殺掉，對腸道菌群造成嚴重影響，破壞腸道菌群平衡。

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作者簡介：

蘇心歡：1991年出生，男，山東菏澤，住院醫師，博士，研究方向：腸道菌群與代謝性疾病。

張群業：1974年出生，男，山東鄒平人，博士，山東大學博士生導師，研究方向：腸道菌群與心血管疾病;

王哲：1972年出生，女，河北省張家口人，博士，山東大學博士生導師。研究方向：腸道菌群與甲狀腺疾病和脂代謝紊亂。