人体肠道菌群和代谢性疾病

苏心欢 王哲 张群业

【摘要】肠道菌群与人类的健康息息相关，目前对其研究方兴未艾，随着基因组学、蛋白质组学、代谢组学技术的进步，对肠道细菌的研究越来越深入，科学家们发现肠道菌群有非常重要的功能，对代谢性疾病有重大的影响。

【关键词】肠道菌群; 脂代谢

课题来源：山东省2018年重点研发计划（重大科技创新工程）项;脂代谢异常患者肠道菌道群的变化特征和标志物及其精准干预方案（2018CXGC1218）

肠道菌群，作为人体肠道内微生物群落的总称，是近年来医学、微生物学、基因学等领域引人关注的研究焦点之一。人体中肠道菌群数量庞大，众多周知，细胞是构成人的基本单位，一个成年人的细胞数量大约是数十万亿的量级，也就是1后面13个零，肠道菌群有多少细胞呢？1后面14个零。因此，很多科学家将其称为人体的另一个器官，甚至“另一个你”。肠道菌群不仅在数量上庞大，而且，肠道菌群的基因数量也比你多。虽说单个细菌很简单，基因数远比不上复杂的人类基因，但架不住人家种类多。肠道菌群包含500至1000种不同的细菌，基因总数是人类的100多倍。之所以把肠道菌群称作另一个你，是因为它与人的健康息息相关，与人体的交互关系复杂，并且，它的“喜怒哀乐”，甚至会影响到人的方方面面。

人体的肠道菌群不是与生俱来的。胎儿在子宫里是处于无菌状态的，但胎儿出生后，伴随第一次呼吸、第一口乳液、第一嘴辅食，肠道菌群的始祖们，也随着食物、空气、水进入肠道并安营扎寨，不断壮大队伍，扩充地盘，最终形成稳定的菌群构成。这个外来户，将从此伴随你一生，也将与你有数不清的瓜葛。

前面说了，肠道菌群构成复杂，细菌种类繁多，但还是能划分为三种类型。第一种是共生菌群，主要有拟杆菌、梭菌、双歧杆菌、乳酸杆菌。有些名字很熟悉吧，现在各类产品中铺天盖地的益生菌，说的就是后两者，有很多益生元或益生素就是用于补充或者刺激双歧杆菌的生长。这些细菌势力最为庞大，占到了肠道菌群的99%以上，跟人形成良好的合作关系，辅助消化多種食物，并保护我们的肠道。第二种是条件致病菌群，主要有肠球菌、肠杆菌等，这些家伙数量不多，但属于肠道里的不稳定因素。肠道健康时，共生菌群占压倒性优势，条件致病菌群就很安分;但要是共生菌群被破坏了，这些家伙就会引发多种肠道疾病。第三种是致病菌群，比如沙门氏菌、致病大肠杆菌、霍乱弧菌等，它们是健康的破坏者，本不属于肠道，但一旦误食进入肠道，就会兴风作浪，导致腹泻、食物中毒等。

人体中的肠道菌群，不是住在你的肠道白吃白喝的，而是与你的健康休戚相关。人是所有生物中饮食最复杂的，肉、菜、谷物，无所不食。但吃是一码事，消化吸收是另一码事。人最主要的消化器官就是肠道，但面对如此繁多的食物，纵使肠道有三头六臂，也处理不了这么繁重的工作，于是在人类漫长的进化史中，肠道请来了帮手——共生菌群。肠道为它们提供天然的厌氧环境作为住所;后者特别擅长分解复杂纤维和多糖，把得到的葡萄糖、维生素、脂肪、微量元素，作为房租交给肠道，供人体吸收，两者各取所取。这也导致了肠道菌群和人体代谢性疾病密切相关，美国华盛顿大学Jeffery Gordon教授的研究成果表明，肥胖症、糖尿病这些高发疾病，都与肠道菌群失调密不可分。

近年来随着生活方式的改变，代谢性疾病的发病逐年地增高，包括肥胖、2 型糖尿病、非酒精性脂肪肝、心血管疾病等，危害人体的健康。随着对微生物的研究的不断深入，人们发现，肠道微生物及其代谢产物在多种代谢性疾病中都发现了明显的变化。就像上面我们提到的，肠道微生物是介导外界饮食和环境与机体多种代谢过程的重要的媒介，它可以通过影响免疫系统以及关键的代谢通路来调控机体多种代谢性疾病。

人体的多种的疾病，包括神经系统的疾病、呼吸系统的疾病、非酒精性脂肪肝等肝脏疾病，以及皮肤疾病、脂肪组织的疾病，包括炎症、肥胖症等，甚至全身性的疾病，包括 2 型糖尿病、心血管疾病，甚至肿瘤等疾病，都发现肠道菌群出现了明显的变化。尤其是在代谢性疾病中，关于菌群的研究也是比较广泛和深入的。肥胖症是代谢性疾病的非常重要的一种类型，我们知道菌群的一个重要的功能就是帮助宿主对于饮食中的营养物质进行消化和吸收，如果能量吸收过剩，就会导致肥胖症的发生。目前的研究也提示，与健康人群相比，肥胖症人群中肠道微生物的基因的数目是明显的下调，并且它的多样性显著地降低。另外一种代谢性疾病重要的类型是非酒精性脂肪肝，人们研究发现在非酒精性脂肪肝患者体内菌群也出现了明显的变化。其中，厚壁菌门出现了明显的下调，而拟杆菌门出现了明显的增高。另外，在一项重要的研究中也揭示了，在非酒精性脂肪肝患者体内存在一种能够内源性产生酒精的菌株，就是肺炎克雷伯菌，它可以在没有进食酒精而只是进食了碳水化合物的情况下，会在自体内产生内源性的酒精，而且随着内源性酒精含量的增高，会促进非酒精性脂肪肝的发生发展。将这种产酒精的菌株移植给小鼠后，也可以重现非酒精性脂肪肝这样疾病的表型。这表明，这种可以内源性产生酒精的菌株可能与非酒精性脂肪肝的发生密切相关。

前面我们也讲到了肠道菌群在介导饮食和环境变化与宿主多种器官的代谢过程中发挥重要作用，除了直接的作用之外，另一种重要的形式就是它会产生很多衍生的代谢物，包括脂多糖、胆汁酸、短链脂肪酸、三甲胺以及非常多的未知的分子，在肠道菌群调控功能中都发挥了重要的作用。我们来详细地看一下短链脂肪酸。短链脂肪酸是来自于饮食中的膳食纤维，在肠道菌群的作用下产生多种的短链脂肪酸类型，包括乙酸盐、丙酸盐、丁酸盐等多种类型，它们在调控机体代谢中发挥有益的代谢调控作用。像前面我们讲到的包括在代谢性疾病中肥胖症，它可能会有一个菌群多样性的下调，如果菌群的多样性下调，我们即使引入多种类型的复杂碳水化合物，我们还是不能产生足够的复杂多样的短链脂肪酸。在 2 型糖尿病中，患者其实存在着很多菌群紊乱，产生短链脂肪酸——丁酸盐的细菌出现了明显的减少，而条件致病菌增多，包括调控支链氨基酸转运这样的细菌都出现了明显的上调，而 2 型糖尿病的发病跟它密切的相关。这种短链脂肪酸的变化可能也参与了 2 型糖尿病的发生和发展。

肠道菌群和人体健康密切相关，我们该如何保护肠道菌群呢？

首要平衡膳食。多吃蔬菜、杂粮等富含纤维素的食物，既喂饱了肠道菌群，也能为身体提供多种维生素和微量元素;而长期大鱼大肉、高热高脂饮食，既不利于肠道菌群生长，也增加自身罹患三高的风险。其次规律作息和饮食。肠道菌群在与人体的长期磨合中，也形成了自己固定的生物钟和食谱。很多年轻人起居不规律，动辄熬夜通宵;饮食不规律，饥一顿饱一顿，喜尝新鲜事物;长期下来，肠道菌群势必失调，引发多种疾病。最后，切勿滥用抗生素！长期服用、滥用抗生素，特别是广谱抗生素，会将共生菌和致病菌同时杀掉，对肠道菌群造成严重影响，破坏肠道菌群平衡。

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作者簡介：

苏心欢：1991年出生，男，山东菏泽，住院医师，博士，研究方向：肠道菌群与代谢性疾病。

张群业：1974年出生，男，山东邹平人，博士，山东大学博士生导师，研究方向：肠道菌群与心血管疾病;

王哲：1972年出生，女，河北省张家口人，博士，山东大学博士生导师。研究方向：肠道菌群与甲状腺疾病和脂代谢紊乱。