飲食模式和腸道菌群與肥胖關(guān)系的研究進(jìn)展

阿依木古麗·艾尼 靳 瑾

新疆醫(yī)科大學(xué)第五附屬醫(yī)院內(nèi)分泌科，新疆烏魯木齊 830011

肥胖已成為世界最重要的公共衛(wèi)生問(wèn)題之一[1]，其患病率不斷增加，對(duì)慢性病預(yù)防和健康提出了重大挑戰(zhàn)[2-3]。因此，經(jīng)過(guò)科學(xué)方法來(lái)預(yù)防并改善肥胖極為重要。飲食是影響能量攝入和消耗的重要調(diào)節(jié)因素，也是塑造腸道菌群多樣性的關(guān)鍵因素，而腸道菌群作為人體的重要組成部分，參與食物消化及能量代謝過(guò)程，通過(guò)菌群水平及代謝衍生物在肥胖的患病及發(fā)展軌跡中起著重要作用[4-5]。

1 腸道菌群與肥胖

腸道菌群作為人體重要的組成部分，在肥胖相關(guān)代謝紊亂的發(fā)病機(jī)制和進(jìn)展中具有核心作用。腸道菌群與宿主的動(dòng)態(tài)串?dāng)_影響從免疫反應(yīng)到能量代謝的多種生理功能[6]，通過(guò)影響糖、脂代謝、免疫細(xì)胞的發(fā)育、胰島素敏感性、炎癥反應(yīng)等多種途徑調(diào)節(jié)機(jī)體代謝，并產(chǎn)生不同代謝產(chǎn)物與宿主發(fā)生相互作用[7]。厚壁菌門和擬桿菌門是腸道菌群中的主要菌群，同時(shí)二者也是引起肥胖相關(guān)菌群紊亂的重要菌群[8]。研究表明，在菌群門水平上，肥胖人群菌群組成中，擬桿菌門含量高于正常體重人群，而厚壁菌門的含量低于正常體重人群，當(dāng)肥胖人群減肥時(shí)，擬桿菌門含量可隨體重減輕有所減少，而厚壁菌門含量變化與其相反[9]。在菌屬水平上看，肥胖人群和正常體重人群菌群多樣性也存在差異[9]。同時(shí)腸道菌群代謝產(chǎn)物在肥胖的發(fā)生中也有巨大作用[10]。短鏈脂肪酸（short-chain fatty acids，SCFAs）作為與機(jī)體代謝關(guān)系最密切的菌群代謝產(chǎn)物，主要由厚壁菌和擬桿菌發(fā)酵膳食纖維和抗性淀粉而產(chǎn)生[11]。SCFAs 作為飲食與腸道菌群作用的核心，在能量代謝及腸道功能多方面發(fā)揮不同的作用[12]，可調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞發(fā)育、改善腸道屏障完整性、調(diào)節(jié)食欲，被視為具有預(yù)防肥胖的作用[13]。因此，腸道菌群作為機(jī)體能量代謝過(guò)程中的重要參與者，菌群及菌群代謝產(chǎn)物的改變可進(jìn)一步影響肥胖的發(fā)生及臨床進(jìn)展[14]。

2 飲食與肥胖

飲食是導(dǎo)致肥胖最重要的可調(diào)節(jié)因素。飲食行為已被認(rèn)為是慢性疾病發(fā)展中最有影響的因素，高鹽、高糖、加工食品、碳水飲料的過(guò)度消費(fèi)及膳食纖維攝入不足均為食物風(fēng)險(xiǎn)因素[15]。不同的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在體內(nèi)代謝過(guò)程不同，因此，不同的飲食行為、食物種類、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)比例均會(huì)影響能量代謝過(guò)程，若食入、消耗及儲(chǔ)存之間的平衡破壞，進(jìn)一步導(dǎo)致能量過(guò)剩，從而引起肥胖[16]。隨著健康意識(shí)的提高，人們?cè)絹?lái)越重視飲食、生活行為方式，同時(shí)西方飲食（Western diet，WD）、植物性飲食、高脂肪飲食、生酮飲食（ketogenic diet，KD）和地中海飲食（mediterranean diet，MD）等多種飲食模式開始被關(guān)注[17]。高脂肪為主的WD、加工食品被人們廣泛食用，而其對(duì)健康的危害也逐漸得到認(rèn)可[17-18]。因此，低脂、低碳水化合物、高纖維的飲食模式備受關(guān)注。飲食質(zhì)量和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)攝入量在能量代謝平衡中的作用十分重要，包含不同水平的碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)、膳食纖維等成分的各種飲食模式對(duì)能量代謝過(guò)程和塑造腸道菌群有重要影響，也在肥胖等代謝性疾病中發(fā)揮重要作用[19]。

3 不同的飲食模式對(duì)腸道菌群的影響

飲食模式對(duì)塑造腸道菌群有著深遠(yuǎn)的影響。飲食一方面可以改變腸道環(huán)境、促進(jìn)或抑制腸道菌群在腸道內(nèi)的生長(zhǎng)，另一方面可以與宿主機(jī)體的免疫和代謝反應(yīng)發(fā)生效應(yīng)，從而調(diào)節(jié)腸道菌群生態(tài)平衡[20]。飲食模式作為改變腸道環(huán)境及影響腸道菌群多樣性的主要因素，不同的飲食模式對(duì)腸道菌群變化帶來(lái)不同的結(jié)局。在此，根據(jù)飲食質(zhì)量和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)水平以較典型的WD、KD 和MD 為例，對(duì)飲食模式和腸道菌群之間的作用予以闡述。

3.1 WD 對(duì)腸道菌群的影響

WD 對(duì)腸道菌群的多樣性有深遠(yuǎn)的影響。WD 以高脂肪、高糖食物為主，其特點(diǎn)是富含動(dòng)物脂肪（飽和omega-6 脂肪酸量高，omega-3 脂肪量少）、加工肉類、谷物、含高脂肪的乳制品、常規(guī)飼養(yǎng)的動(dòng)物產(chǎn)品、鹽等[15]，呈現(xiàn)過(guò)多的營(yíng)養(yǎng)成分，這種不良的營(yíng)養(yǎng)成分基質(zhì)，將對(duì)能量代謝過(guò)程及腸道功能產(chǎn)生有害影響[16]，與肥胖等代謝性疾病密切相關(guān)。研究表明，飲食中富含動(dòng)物脂肪和飽和脂肪時(shí)，會(huì)增加脂多糖、氧化三甲胺等有害因子，同時(shí)減少SCFAs，進(jìn)一步引起腸道功能紊亂，從而導(dǎo)致肥胖的發(fā)生[21]。Agus 等[22]一項(xiàng)小鼠實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，常規(guī)飲食下，在WT 和CEABAC10 小鼠中觀察到厚壁菌門占優(yōu)勢(shì)，而在喂食高脂肪/ 高糖飲食時(shí)，變形桿菌更為豐富。傳統(tǒng)的WD 導(dǎo)致變形菌門、克雷伯菌等增加，同時(shí)減少類桿菌、普氏菌、乳桿菌、羅氏菌屬、直腸桿菌、雙歧桿菌和腸球菌的產(chǎn)量，導(dǎo)致SCFAs 產(chǎn)量減少[16-17]，與上述研究結(jié)果基本一致。提示W(wǎng)D 作為不健康的飲食模式，可使腸道菌群失調(diào)，引起代謝紊亂，從而誘發(fā)肥胖等代謝性疾病。

3.2 KD 對(duì)腸道菌群的影響

KD 是一種脂肪含量高、碳水化合物成分低、蛋白質(zhì)含量適當(dāng)，同時(shí)包含其他營(yíng)養(yǎng)成分為特點(diǎn)的飲食模式[23]。研究顯示，KD 可影響腸道菌群的組成，并在代謝性疾病、腫瘤等的治療中起了重要作用[23]。Olson 等[24]發(fā)現(xiàn)，KD 增加嗜黏蛋白阿克曼菌、擬桿菌，同時(shí)降低菌群α 多樣性。Ma 等[25]在小鼠動(dòng)物模型中也得到了類似的結(jié)果。一項(xiàng)關(guān)于改良生酮飲食與美國(guó)心臟協(xié)會(huì)飲食的隨機(jī)、雙盲、交叉研究中發(fā)現(xiàn)，在改良生酮飲食中，雙歧桿菌和毛桿菌減少，而阿克曼氏菌、史雷克菌屬和克里斯滕森氏菌科增加[26]，他們作為有益菌，在肥胖疾病中具有治療潛力。此外，還發(fā)現(xiàn)改良生酮飲食增加了SCFAs 水平[26]。關(guān)于予以KD 的小鼠實(shí)驗(yàn)中，C57BL/6J 小鼠在3 周內(nèi)遵循低脂、高脂及KD 等3 種不同的飲食后，KD 會(huì)降低放線菌、乳桿菌和雙歧桿菌的相對(duì)豐度，進(jìn)一步證明KD 對(duì)腸道菌群多樣性的影響[27]。一項(xiàng)臨床健康病態(tài)肥胖成人研究顯示，KD 可有效降低體重、腰圍、血壓和胰島素抵抗，起到減肥作用[28]。因此，認(rèn)為個(gè)體化的KD 有望成為治療肥胖的新手段之一。

3.3 MD 對(duì)腸道菌群的影響

MD 是一種植物性飲食習(xí)慣，以植物性成分為主，富含纖維和omega-3 脂肪酸，而動(dòng)物蛋白和飽和脂肪含量低[29]。研究表明，堅(jiān)持MD 可增加腸道內(nèi)SCFAs、普氏菌和纖維降解厚壁菌門的水平[30]。Mitsou等[31]發(fā)現(xiàn)，對(duì)MD 的高依從性時(shí)，大腸埃希菌水平降低，而SCFAs 水平增加。研究顯示[17]，與食用WD 的參與者比較，食用MD 參與者的微生物組更加多樣化，其乳酸菌、糞桿菌等的豐度較高，而瘤胃球菌和糞球菌的豐度較低。Izaskun 等[32]發(fā)現(xiàn)，對(duì)飲食的依從性可導(dǎo)致厚壁菌門與擬桿菌門的比例發(fā)生改變；當(dāng)受試者規(guī)律地遵守MD 時(shí)，其擬桿菌屬、雙歧桿菌數(shù)量和SCFAs 水平更高；長(zhǎng)期服從MD，不僅增加腸道菌群多樣性，而且增加SCFAs 水平；且高依從性人群中，肥胖的發(fā)病率更低。MD 能夠以積極的方式改變腸道菌群組成，將腸道菌群水平轉(zhuǎn)向有益菌群，進(jìn)一步預(yù)防并改善肥胖。

基于以上研究，飲食模式的調(diào)整，可以改變腸道菌群的種類和數(shù)量，二者在能量代謝及菌群水平之間的相互串?dāng)_可進(jìn)一步作用于肥胖的發(fā)展過(guò)程。因此，飲食模式的選擇及增加腸道菌群的多樣性，可進(jìn)一步改善肥胖，是維持健康和預(yù)防慢性疾病的重要干預(yù)措施。

4 飲食、腸道菌群與肥胖的關(guān)系

不健康的飲食模式是導(dǎo)致肥胖的關(guān)鍵因素，而腸道菌群生態(tài)平衡系統(tǒng)是維持健康的一個(gè)重要方面。飲食成分可以直接影響腸道菌群和代謝物的水平[33]，影響細(xì)菌的生長(zhǎng)，調(diào)節(jié)腸道環(huán)境及通透性，引起細(xì)菌代謝物的變化[34-35]。腸道菌群是整個(gè)代謝系統(tǒng)的重要組成部分[36]，調(diào)節(jié)腸道菌群組成、代謝產(chǎn)物是維持腸道穩(wěn)態(tài)的主要機(jī)制，也是治療肥胖等代謝疾病的關(guān)鍵[37]。目前提倡的調(diào)整個(gè)體化飲食模式，進(jìn)行益生菌、益生元、糞便移植及細(xì)菌聯(lián)合體移植等干預(yù)措施，就是為了通過(guò)飲食-腸道菌群之間的作用來(lái)治療肥胖[38]。由此可知，對(duì)飲食模式進(jìn)行干預(yù)并調(diào)節(jié)腸道菌群的生態(tài)平衡，可進(jìn)一步改善肥胖的發(fā)生發(fā)展。因此，飲食模式-腸道菌群之間的相互作用在肥胖的軌跡及結(jié)局中作用至關(guān)重要。

5 結(jié)語(yǔ)和展望

肥胖的軌跡中，飲食模式和腸道菌群發(fā)揮重要作用。飲食一方面是能量代謝平衡的主要因素，另一方面是腸道菌群組成的關(guān)鍵因素[17]，腸道菌群及其代謝物可以影響肥胖的病理生理過(guò)程[10]。因此，飲食模式與腸道菌群生態(tài)平衡之間的作用在肥胖的預(yù)防和治療方面至關(guān)重要。然而，肥胖的發(fā)生中有許多重要的因素并存，飲食和腸道菌群之間的作用是個(gè)復(fù)雜的過(guò)程[39]，由于個(gè)體生理功能、菌群獨(dú)特特征，飲食干預(yù)對(duì)腸道菌群的變化存在個(gè)體差異，所以，目前飲食與腸道菌群之間的關(guān)系與代謝過(guò)程的具體機(jī)制需進(jìn)一步研究。