肠道菌群及宿主新陈代谢联系
肠道微生物与宿主健康之间的关系及其调控机制研究论文素材

肠道微生物与宿主健康之间的关系及其调控机制研究论文素材近年来,肠道微生物组成和宿主健康之间的关系引起了广泛的关注和研究。
肠道微生物是指寄居在人体肠道中的各种微生物,包括细菌、真菌、病毒等。
这些微生物在肠道中扮演着重要的角色,不仅能影响食物消化吸收,还能调节免疫系统功能、合成维生素等。
因此,肠道微生物与宿主健康之间的关系成为了研究的热点。
一、肠道微生物与宿主健康的关系肠道微生物与宿主健康之间的关系是相互影响、相互制约的。
正常情况下,健康的肠道微生物组成能够维持宿主的健康状态。
首先,肠道微生物参与食物消化和营养吸收,能够产生多种酶类,帮助宿主分解食物,提高食物的利用率。
其次,肠道微生物对免疫系统的调节起到重要作用。
肠道微生物通过参与免疫细胞的发育和功能调节,能够改善免疫系统的稳定性,预防炎症性疾病的发生。
此外,肠道微生物还能够合成一些维生素和抗生素,对人体健康有积极的影响。
然而,当肠道微生物组成发生改变时,就可能会导致宿主健康问题的出现。
一些因素,如药物的使用、生活方式的改变、慢性炎症等,都可能对肠道微生物组成产生不利影响。
这种不利的影响可能导致肠道微生物失衡,进而引发一系列健康问题,如肠道炎症、肠道肿瘤等。
因此,维持肠道微生物的平衡对于宿主健康至关重要。
二、肠道微生物与宿主健康关系的调控机制目前,科学家们正致力于揭示肠道微生物与宿主健康之间关系的调控机制。
一方面,研究人员发现肠道微生物的平衡和多样性与宿主饮食习惯密切相关。
饮食中的纤维素等物质是肠道微生物的主要能量来源,能够刺激肠道微生物的生长和多样性。
另一方面,研究人员还发现免疫系统的稳定性和肠道微生物的平衡存在紧密联系。
通过调节免疫系统的稳定性,能够维持肠道微生物的平衡,预防炎症性疾病的发生。
此外,肠道微生物的平衡还受到遗传、环境等多种因素的调控。
研究人员发现,不同个体之间存在着肠道微生物组成的差异,部分差异可能与个体遗传有关。
此外,环境因素,如生活方式、行为习惯等,也会对肠道微生物的组成产生影响。
肠道菌群与宿主新陈代谢联系

肠道菌群与宿主新陈代谢联系肠道菌群与人类肥胖、心血管疾病和Ⅱ型糖尿病等代谢性疾病的发生发展之间的联系日益清晰。
但是,由于菌群的复杂性,它们之间的深层次的功能联系还没有研究得非常透彻。
在小鼠和人身上所做的研究有助于我们理解两者的功能联系。
这些研究表明,肠道菌群通过提高食物的能量产出、调节饮食或可改变宿主新陈代谢途径的宿主来源的化合物来影响新陈代谢活动。
随着对菌群与宿主相互作用机制的进一步了解,有望制定出针对代谢性疾病的治疗方案。
生活方式的改变和高能量食物的摄取,无疑是世界范围内肥胖病流行的重要因素之一。
同时,肠道内菌群通过从食物中摄取能量对新陈代谢活动也会产生影响。
而后者被认为是导致肥胖及肥胖并发症(如胰岛素抵抗、糖尿病和心血管疾病)的重要外界环境因素。
微生物菌群研究分离培养方法的应用,增加了我们对于人类肠道菌的了解(注释方框1)。
借助16S RNA检查和对基因信息直接测序方法来分析粪便微生物这种常见微生物群,发现人类的肠道微生物群是一个复杂的群体,拥有100万亿古细菌和细菌细胞,散落分布于超过1000个种类中(注释方框2)。
其中主要是细菌,细菌中有超过90%的物种属于厚壁菌门和拟杆菌门。
虽然每个门类都有自己独特的和高度可变的微生物群,但是两者都有在肠道内定居的永久居民(核心肠道微生物群)和普遍存在的基因(核心微生物组基因),它们对于肠道的正确运作可能是必不可少的。
无菌小鼠是一种从出生到长大没有接触任何活微生物的动物模型,对帮助我们理解肠道微生物群对宿主生理技能的影响十分有用。
通过将选定的微生物种群或老鼠及人身上的全部微生物种群转移到无菌小鼠体内,可以来检测生理遗传性,病理表型及在一个特定的表型中微生物菌群所起到的作用。
肠道微生物移植入这些无菌小鼠体内后,可以起到调节其骨质密度、促进脂肪的囤积、促进肠血管生成及促进免疫应答发育的作用。
在这篇综述里,我们在宏基因组和无菌的基础上,讨论了肠道菌群在能量代谢中的作用及其与肥胖病之间可能存在的联系。
研究发现肠道微生物与新陈代谢的关联

研究发现肠道微生物与新陈代谢的关联近年来,随着人们对肠道微生物的研究不断深入,一个令人震惊的发现变得越来越引人关注——肠道微生物与人体新陈代谢之间存在着密切的关联。
这项研究揭示了肠道微生物在调节人体能量平衡、影响体重管理、调节血糖水平等方面起到了重要的作用。
肠道微生物是一类生活在人类肠道内的微小生物群体,包括细菌、真菌、寄生虫等,它们与人体构成了共生关系。
一项由国际研究团队进行的大规模研究表明,肠道微生物的种类和数量与人体的新陈代谢状态密切相关。
肠道微生物通过参与食物消化和吸收等过程,影响人体能量的摄入和代谢,进而对人体体重、血糖水平等产生重要影响。
首先,肠道微生物对人体能量平衡的调控起到了重要作用。
研究发现,不同人群肠道微生物的种类和数量存在差异,这与个体的体重和能量代谢有关。
一项研究表明,患有肥胖症的人与正常体重的人相比,肠道微生物的多样性和富集度明显降低。
此外,某些特定的肠道微生物,如某些属于 Firmicutes 菌群的细菌,被发现与肥胖和能量摄入异常相关。
这些研究表明,肠道微生物通过调节人体对食物的吸收和消化过程,对人体能量平衡产生了重要影响。
其次,肠道微生物与血糖控制密切相关。
研究表明,某些肠道微生物可以产生短链脂肪酸,如丙酸、乙酸和丁酸等,这些短链脂肪酸可以促进肠道上皮细胞吸收葡萄糖,从而降低血糖水平。
另外,肠道微生物还可以通过调节胰岛素敏感性和胰岛素分泌等途径,影响人体血糖的调节。
一项研究发现,肥胖患者肠道微生物的改变与多种代谢性疾病,如Ⅱ型糖尿病、代谢综合征等的发生密切相关。
这些研究结果表明,肠道微生物与血糖调节紧密相连,对预防和治疗代谢性疾病具有重要意义。
最后,肠道微生物还与人体免疫功能的调节相关。
研究发现,肠道微生物能够通过调节人体免疫细胞的数量和功能,影响人体对细菌、病毒等病原体的应对能力。
一些研究表明,肠道微生物失调与多种自身免疫性疾病如肠炎、哮喘等的发生密切相关。
通过调节肠道微生物的平衡,可以改善人体免疫功能,提升机体的抗病能力,对于预防和治疗免疫相关性疾病具有潜在意义。
肠道菌群与代谢健康的相关性分析

肠道菌群与代谢健康的相关性分析肠道菌群是指居住在人体的肠道内的微生物群落。
肠道菌群微生物包含了各种不同的菌种、细菌、真菌和病毒等微生物,其数量可达数百万甚至数十亿。
这些微生物与人体关系密切,对人体健康有着重要的影响。
近年来,科学家们越来越关注人与这些微生物之间的互动关系,尤其是对人体代谢健康的影响。
本文将从肠道菌群与人体代谢健康的相关性分析,探讨肠道菌群对人体代谢健康的影响。
肠道菌群:代谢的调节者肠道菌群参与人体代谢过程中的调控。
有研究表明,人体内的肠道细菌群与个体体重和身体健康状况有着密切的关联。
肠道菌群对人体的代谢调节主要涉及三个方面:营养素吸收、能量代谢和激素调节。
营养素吸收:人的肠道吸收营养素,不仅仅与人自身的消化系统有关,还与肠道菌群有关。
肠道菌群微生物可以分解我们食物中含有的碳水化合物、蛋白质和脂肪酸等,这些物质在人体内消化后,可以作为能量来源或构建新的组织和器官。
此外,肠道细菌群内还存在大量的维生素、矿物质和其他微量营养素,它们对身体的健康维护和促进健康的功能起着重要作用。
能量代谢:肠道菌群与能量代谢之间的关系尤为重要。
当肠道菌群发生变化,人体内的代谢过程也会相应发生变化。
肠道菌群中的某些成分可以影响人体消化吸收的特定食物类型,从而影响能量的摄入和利用。
当肠道菌群中的某些菌群数量增加时,人体的能量代谢过程也会受到影响。
这一点在某些患有代谢疾病的患者中尤为明显。
激素调节:肠道菌群与激素的调节密切相关。
从某种程度上说,肠道菌群微生物会影响人体内的激素水平。
例如,肠道菌群中的芽胞杆菌,它会通过转化荷尔蒙和其他细胞信号分子来影响人体激素水平。
这种影响会对人的代谢健康产生影响。
肠道菌群与代谢健康肠道菌群与代谢健康之间存在紧密的联系。
肠道菌群与一系列代谢性疾病的风险有关,例如肥胖、糖尿病和非酒精性脂肪肝。
许多研究表明,肠道菌群与这些代谢性疾病的风险息息相关。
肥胖与肠道菌群:无论是人类还是动物,肠道菌群与肥胖之间存在着密切的关系。
肠道菌群与机体代谢及相关疾病_感染微生态学的研究进展

新发和再发传染病防治热点研讨会2011Workshop for Control of EID2011肠道菌群与机体代谢及相关疾病—感染微生态学的研究进展 曹虹,郝小燕,彭亮,方幸幸 南方医科大学公共卫生与热带医学学院微生物学系 人体肠道菌群是由不同的细胞系组成,可被认为是机体中的一个细菌器官,并且肠道菌群中细 胞之间及细胞与宿主之间可以相互交换信息,消耗、储备和再分配能量,调节重要的化学转化,并 通过繁殖进行自身维护和修复。
通过对无菌动物的研究,越来越多的发现表明,肠道菌群对宿主的生 理、病理过程有着重要的影响,具有十分重要的生理功能。
新近研究表明,人体的健康不仅与自身 的基因组有关, 还与人出生后肠道内定居的永久居民-微生物有关。
肠道微生物可能影响人类的健康, 如胖瘦、糖尿病、胃病、甚至癌症。
一.肠道菌群的组成 复杂的微生态系统。
细菌培养手段的局限性,对其结构和组成知之甚少。
14 根据细菌 16S rRNA 序列的分类, 发现肠道内寄住的微生物群的种类超过 800 种, 数量超过 10 , 约 10 倍于人体细胞。
主要有拟杆菌属、梭菌、乳杆菌、大肠埃希菌属和双歧杆菌属等,绝大多数为厌氧菌。
眼结膜:白色葡萄球菌、干燥杆菌; 外耳道:葡萄球菌、类白喉杆菌、绿脓杆菌、非致病性分枝杆菌; 鼻咽腔:葡萄球菌、甲,丙型链球菌、肺炎球菌、奈氏菌、类杆菌等; 口腔:表皮葡萄球菌、甲,丙型链球菌、类白喉杆菌、肺炎球菌、奈氏菌、乳杆菌、梭杆菌、 螺旋体、放线菌、白念珠菌; 阴道:大肠杆菌、乳杆菌/白念珠菌、类白喉杆菌、非致病性分枝等; 尿道:白色葡萄球菌、类白喉杆菌、非致病性分枝杆菌; 肠道:大肠杆菌、产气杆菌、变形杆菌、绿脓杆菌、葡萄球菌、厌氧性细菌 真菌、乳杆菌,双歧杆菌等; 皮肤:葡萄球菌、绿脓杆菌、白念珠菌、丙酸杆菌、类白喉杆菌、非致病性分枝杆菌。
1.肠道菌群的起源 肠道菌群在机体出生时便开始形成,随后几天中逐步完善。
肠道菌群和代谢功能的关系研究

肠道菌群和代谢功能的关系研究近年来,对于肠道菌群和代谢功能之间的关系,越来越多的研究结果得出了重要的结论。
肠道菌群是指人体肠道内所居住的各种微生物群体,包括细菌、真菌、病毒等。
这些微生物在人体中起到非常重要的作用,其中之一就是影响人体的代谢功能。
肠道菌群对于人体代谢功能的影响主要包括以下几个方面:1.消化代谢肠道菌群可以分解人体无法消化的食物成分,如纤维素、蛋白质、脂肪等,从而帮助人体吸收营养物质。
同时,肠道菌群在分解过程中还会产生一些生物活性物质,如短链脂肪酸、氨基酸等,这些物质也对人体的代谢功能产生影响。
2.能量代谢肠道菌群的代谢产物可以影响人体能量代谢,从而对体重等方面产生影响。
例如,研究发现,某些肠道菌群可以通过释放一种叫做辅酶Q10的物质来促进人体多余脂肪的燃烧,减轻肥胖问题。
3.免疫代谢肠道菌群可以影响人体的免疫功能,从而对免疫代谢产生影响。
肠道菌群可以产生抗菌物质、免疫调节物质等,从而帮助人体对抵抗病原体和外界病毒的攻击,维持身体健康。
4.神经代谢肠道菌群能够影响人体的神经代谢,从而影响人体消化、食欲等方面的功能。
例如,某些调节肠道运动的神经递质受到肠道菌群的调节。
综上所述,肠道菌群对于人体代谢功能的影响十分重要。
然而,为了保持一个健康的肠道菌群,人们需要注意以下几点:1.保持饮食多样化人们需要摄入多种食物,例如水果、蔬菜、肉类、豆类等,从而促进肠道菌群的多样性。
2.适量摄入益生菌益生菌是一种有益的肠道菌群。
人们可以适当地摄入含有益生菌的食品,如酸奶、豆浆等。
3.合理使用抗生素抗生素的滥用会很容易使肠道菌群受到影响,人们要合理使用抗生素,减少对肠道菌群的伤害。
4.经常锻炼锻炼可以促进肠道的运动,从而有助于维持肠道环境的健康。
总之,肠道菌群和代谢功能的关系在人体健康方面十分重要,普及相关知识,了解相关措施,有助于人们更好地维护肠道健康,避免相关疾病的发生。
肠道菌群与人体代谢疾病通用课件

肠道菌群能够合成维生素和矿 物质,如维生素K、维生素B12 等,满足人体对营养的需求。
肠道菌群失调可能导致营养物 质吸收障碍,引发营养不良、 贫血等疾病。
对激素代谢的影响
肠道菌群可以影响人体激素的合 成和分泌,如胰岛素、胰高血糖
素等。
肠道菌群产生的代谢产物,如吲 哚、酚等,可以影响激素的生物 活性,进而调节人体的代谢过程
肠道菌群监测与评估
未来可以通过定期监测个体的肠道菌群状况,评 估其代谢健康状况,及时发现并干预潜在的代谢 性疾病风险。
THANKS
感谢观看
其他调节方法
适量运动
控制药物使用
适量的运动能够促进肠道蠕动,有利 于肠道菌群的生长繁殖。建议每天进 行30分钟以上的有氧运动。
长期使用抗生素等药物会破坏肠道菌 群平衡,应尽量避免或减少使用。
保持良好的作息习惯
良好的作息习惯有助于维持肠道菌群 平衡,建议保持充足的睡眠和规律的 作息时间。
06
未来展望
糖尿病的肠道菌群特征
糖尿病患者肠道菌群中,某些细菌如梭状芽胞杆菌、肠球菌和拟杆菌的丰度增加,而双歧杆菌、乳杆菌等益生菌的丰 度减少。这些细菌可能通过影响碳水化合物代谢、脂肪吸收和炎症反应等途径导致糖尿病。
糖尿病与肠道菌群的治疗
通过调整饮食、补充益生菌和益生元等方法可以改善肠道菌群结构,从而有助于控制血糖和预防糖尿病 。
肥胖与肠道菌群的治疗
通过调整饮食、补充益生菌和益生元等方法可以改善肠道菌群结构,从而有助于控制体重 和预防肥胖。
糖尿病
糖尿病与肠道菌群的关系
糖尿病患者的肠道菌群结构与健康人群存在差异,肠道菌群的多样性减少,厚壁菌门丰度增加,拟杆菌门丰度减少。 肠道菌群的改变可能影响葡萄糖代谢和胰岛素敏感性,从而导致糖尿病。
肠道菌群与代谢性疾病的关系

肠道菌群与代谢性疾病的关系随着生活水平的提高,现代人的生活习惯不断改变,而代谢性疾病如肥胖症、2型糖尿病、高脂血症、心血管疾病等也不断增多。
与此同时,近年来越来越多的研究表明,肠道菌群与代谢性疾病存在着密切的关系。
一、肠道菌群的作用肠道微生物群是指人体肠道内包括各种细菌、真菌、病毒等在内的微生物群落。
研究表明,肠道菌群为人体健康发挥了至关重要的作用。
它们能够参与食物消化、补充营养、产生维生素等功能。
此外,它们还对人体的免疫系统、神经系统、荷尔蒙系统的功能调节以及消化道黏膜的稳态维护等方面也有重要影响。
二、肠道菌群与代谢性疾病(一)肥胖症肥胖症是一个复杂的疾病,与饮食结构、运动、代谢和一些遗传因素有关。
研究表明,肠道菌群的构成与肥胖症的发生有关。
由于不同微生物菌属的代谢能力不同,会导致多余的热量在肠道内得以消化,并加重肥胖症的发生风险。
而且,肥胖症患者的肠道微生物菌群可能会导致身体对糖类和脂肪的代谢异常,进而加重肥胖症的发生和发展。
(二) 2型糖尿病研究表明,肠道菌群的不平衡和2型糖尿病的发生有密切关系。
2型糖尿病患者的肠道微生物群可能会导致胰岛素抵抗,影响胰岛素的分泌,导致血糖升高,加重2型糖尿病的病情。
而且,肠道菌群与食物的摄入有密切关系,不同菌属的微生物对食物中的糖类和脂肪分解的效率不同,会影响2型糖尿病患者的血糖控制。
(三)高脂血症高脂血症是一种代谢异常性疾病,它的发生和发展与血脂代谢紊乱有关。
近年来的研究表明,肠道菌群的不平衡与高脂血症有密切关系。
一些微生物会合成胆固醇清除的酶,促进胆固醇的排出,从而降低血液中的胆固醇含量。
而另一部分微生物则会增加肠道的渗透性,导致肠内脂肪转化为脂肪酸进入血液循环,从而加重高脂血症的发生和发展。
(四)心血管疾病肠道菌群的变化也与心血管疾病有关。
研究发现,肠道菌群的不平衡可以导致慢性低炎症,加重动脉硬化的发生。
而某些菌群的存在可以促进血管扩张、降低血压,从而起到减少心血管疾病发生的作用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
肠道菌群与宿主新陈代谢联系肠道菌群与人类肥胖、心血管疾病和Ⅱ型糖尿病等代谢性疾病的发生发展之间的联系日益清晰。
但是,由于菌群的复杂性,它们之间的深层次的功能联系还没有研究得非常透彻。
在小鼠和人身上所做的研究有助于我们理解两者的功能联系。
这些研究表明,肠道菌群通过提高食物的能量产出、调节饮食或可改变宿主新陈代谢途径的宿主来源的化合物来影响新陈代谢活动。
随着对菌群与宿主相互作用机制的进一步了解,有望制定出针对代谢性疾病的治疗方案。
生活方式的改变和高能量食物的摄取,无疑是世界范围内肥胖病流行的重要因素之一。
同时,肠道内菌群通过从食物中摄取能量对新陈代谢活动也会产生影响。
而后者被认为是导致肥胖及肥胖并发症(如胰岛素抵抗、糖尿病和心血管疾病)的重要外界环境因素。
微生物菌群研究分离培养方法的应用,增加了我们对于人类肠道菌的了解(注释方框1)。
借助16S RNA检查和对基因信息直接测序方法来分析粪便微生物这种常见微生物群,发现人类的肠道微生物群是一个复杂的群体,拥有100万亿古细菌和细菌细胞,散落分布于超过1000个种类中(注释方框2)。
其中主要是细菌,细菌中有超过90%的物种属于厚壁菌门和拟杆菌门。
虽然每个门类都有自己独特的和高度可变的微生物群,但是两者都有在肠道内定居的永久居民(核心肠道微生物群)和普遍存在的基因(核心微生物组基因),它们对于肠道的正确运作可能是必不可少的。
无菌小鼠是一种从出生到长大没有接触任何活微生物的动物模型,对帮助我们理解肠道微生物群对宿主生理技能的影响十分有用。
通过将选定的微生物种群或老鼠及人身上的全部微生物种群转移到无菌小鼠体内,可以来检测生理遗传性,病理表型及在一个特定的表型中微生物菌群所起到的作用。
肠道微生物移植入这些无菌小鼠体内后,可以起到调节其骨质密度、促进脂肪的囤积、促进肠血管生成及促进免疫应答发育的作用。
在这篇综述里,我们在宏基因组和无菌的基础上,讨论了肠道菌群在能量代谢中的作用及其与肥胖病之间可能存在的联系。
一、肥胖病肥胖病人肠道内的菌群组成发生了改变,并且随着体重的变化而变化。
由于编码餍足促进激素——瘦素的基因发生了突变,遗传性肥胖的ob / ob小鼠出现贪食的现象。
跟体重正常的野生小鼠相比,这种小鼠的盲肠菌群组成中厚壁菌门占多数,而拟杆菌门相对较少。
即使给它们喂以低脂高糖的食物,菌群组成仍是如此。
在人类肥胖病患者的粪便排泄物中,微生物菌群组成也出现类似的情况。
通过限制脂肪或碳水化合物的摄入,体量减少, 拟杆菌水平相应提高,表明拟杆菌可能对卡路里的摄入量很敏感。
类似的情况也发生在胃旁路手术后体重降低的肥胖病人身上。
这些病人体内拟杆菌和普氏菌的数量与能量和脂肪的摄入量呈负相关。
其他的研究没有发现厚壁菌与门拟杆菌组成比例的这种变化规律,可能是因为他们用不同的临床标准(如肥胖的程度、年龄、减肥的强度和热量限制持续的时间),地理位置、人口规模和微生物分析方法。
尽管肥胖和能量摄取可以影响微生物菌群的组成比例,但是否会影响人类肥胖病还不甚清楚。
对于肥胖病患者来说,胃旁路手术可以帮助维持体重的持续降低,降低得糖尿病和心血管疾病的风险。
此方法也可用来进一步研究微生物和肥胖病之间的关系。
胃旁路术后,病人体重尚未降低之前,糖尿病症状就得到了缓解,说明该术有直接抗糖尿病的作用。
该手术起作用的具体机制尚不清楚,但是术后病人粪便微生物菌群组成比例发生了变化说明肠道菌群对于改善代谢表型有一定的作用。
肥胖病人和糖尿病人体内有益菌普拉梭菌的量较少,但术后有益菌量增多。
其含量与炎症标记物的含量成负相关,说明该细菌可能调节全身的炎症反应(糖尿病和肥胖病中炎症很常见),改善糖尿病的症状。
另外,无菌小鼠未表现出食源性肥胖,而对肥胖小鼠给以抗生素可以降低肥胖和炎症反应,改善糖代谢,进一步支持了菌群组成改变是有益的这一观点。
二、能量获取Figure 1.Effects of colonic fermentation of dietary fibres. Complex carbohydrates, such as dietary fibre, are metabolized by the colonic microbiota to oligosaccharides and monosaccharides and then fermentedto short-chain fatty acid end-products, mainly acetate, propionate and butyrate. Short-chain fatty acids are absorbed in the colon, where butyrate provides energy for colonic epithelial cells, and acetate and propionate reach the liver and peripheral organs, where they are substrates for gluconeogenesis and lipogenesis. In addition to being energy sources, short-chain fatty acids control colonic gene expression by inhibiting the enzyme histone deacetylase (HDAC) and metabolic regulation by signalling through G-protein-coupled receptors (GPCRs), such as GPR41 or GPR43.对人类和微生物细胞来说,碳水化合物是重要的能量来源。
人体内的酶对大部分复杂的糖类和植物多糖都不能降解。
这些不好消化的糖类,包括纤维素,木聚糖,抗性淀粉和菊粉,靠结肠内微生物发酵产生能量供微生物生长,微生物发酵终产物如短链脂肪酸(SCFAs)(图1),主要包括乙酸、丙酸和丁酸,它们和能量来源,炎症调制器,血管舒张药一样在肠道部分能动性和伤口愈合等肠道健康中起着重要作用。
另外SCFAs可以作为结肠上皮(丁酸盐)和外围组织(丙酸盐和乙酸盐)的能量基质。
肠道内糖类的发酵模式,及发酵后产生的SCFAs的类型和数量,取决于消耗的糖类的量及肠道内菌群的组成。
例如,当无菌小鼠同时种植多形拟杆菌和史氏甲烷短杆菌,饮食中果聚糖的发酵会增加,产生更多的乙酸盐和甲酸盐,史氏甲烷短杆菌利用甲酸盐进行产甲烷作用。
与只注射多形拟杆菌的无菌小鼠相比,这种小鼠的糖类发酵效率更高,从肠道内摄取的能量更多,从而导致更多的脂肪堆积。
因此,肠道内微生物的组成及其相互作用可能影响食物的消化和能量的摄取。
能直接证明微生物在能量收获和脂肪囤积中起作用的证据来源于无菌大鼠。
当喂以富含等量糖类的食物时,与普通大鼠相比,无菌大鼠肠道内SCFAs的水平较低,而尿液和粪便排泄物中的卡路里却是普通小鼠的两倍。
为了补偿流失的能量,无菌鼠就会增加食物的摄入量。
与普通小鼠相比,无菌小鼠的脂肪量较低,脂肪量的校正是在其植入健康菌群14天后进行的。
肥胖个体的能量收获实验曾在遗传性肥胖的ob / ob小鼠中进行。
与同窝出生的其他体重正常的小鼠相比,这种小鼠盲肠中SCFAs的量较多,粪便中的能量较少。
对ob / ob小鼠盲肠内的菌群进行宏基因组测序,发现ob / ob小鼠有更为丰富的与降解膳食多糖有关的基因功能。
这项发现也适用于人类:肥胖病人粪便中的微生物有更强的能量摄取功能。
在小鼠中,肥胖可以通过移植微生物实现,若微生物来源于肥胖个体,则移植后原无菌小鼠的脂肪增加量是微生物来源是体重正常个体的两倍。
肠道微生物在促进从饮食中摄取能量和脂肪囤积方面的作用已经在小鼠中得到了很好的阐释,但是在人类中的研究还是比较间接。
例如,体重正常的人相比,肥胖病人的呼吸中有较高的乙醇含量,且粪便中SCFAs的量增多,表明发酵方式发生了改变,这就间接说明了微生物能量摄取增加了。
三、饮食改变肠道菌群已知饮食可以调节人类和小鼠肠道内菌群的组成。
长期的饮食习惯对于人类肠道内菌群有很大的影响。
例如,与生活在意大利的孩子相比,生活在非洲农村偏远地区的孩子,由于摄取的植物多糖量很高,他们粪便微生物种群中厚壁菌门量偏低而拟杆菌量偏高,主要是普氏菌和木聚糖菌。
而前者的肠杆菌很高,主要是志贺氏杆菌和大肠杆菌。
普氏菌和木聚糖菌分别是已知的降解纤维素和木聚糖的菌群,并与粪便中SCFAs的增多有关,说明生活在非洲农村地区的孩子的肠道内菌群已经发生了改变,可以从富含纤维的饮食中最大限度地获取能量。
人类肠道内菌群可以分成三种类型。
但是这个分类概念近来也受到了争议,因为肠道型的每种分型并不是完全独立的,有部分重叠。
每一个分型都含有自己主要的独特的种属——拟杆菌,普氏菌或瘤胃球菌属——但并不受性别,年龄和国籍的影响。
拟杆菌或普氏菌属与饮食中蛋白,动物脂肪,糖类的消耗有关。
瘤胃球菌属的分类并不是很明确,部分也属于拟杆菌属。
这种分类方法也承认了在非洲农村地区孩子体内发现的普氏菌属和高纤维饮食之间的联系。
然而为其10天的饮食干预不足以改变个体的肠道型,说明要想引起肠道菌群组成的重大改变需要长期的干预。
短时间内,每日碳水化合物摄入量的变化可能会对结肠特定细菌群体产生影响。
摄取益菌素可以增加人体内普拉梭菌和双歧杆菌的数量。
同理,与食用不含益生元的高脂食物的小鼠相比,含有益生的饮食可以促进食源性肥胖小鼠体内双歧杆菌含量的增加,这种增加与脂肪的降低,微生物来源的炎症分子的降低也相关,如脂多糖。
人饮食中若含有抗性淀粉会导致粪便中瘤胃球菌属和真细菌的增加,这个过程与纤维发酵有关。
假设抗性淀粉能提高胰岛素的敏感性,抗性淀粉变化后,个体发生的不同的微生物反应说明饮食干预要想实现需要个性化订制。
肠道菌群对膳食脂肪也会做出相应的反应。
给以高脂饮食会导致小鼠拟杆菌数目变少,厚壁菌门和变形菌门数量变加。
这种变化很快,发生在24小时内。
与移植正常体重小鼠内的微生物相比,移植来自高脂饮食肥胖病小鼠盲肠内的微生物到无菌小鼠体内,可使被移植小鼠脂肪量显著增加。
肥胖病小鼠体内改变的微生物菌群似乎在食源性肥胖病中有一定的作用,但是其中机制仍不为人知。
饮食调整会改变肠道内菌群,可能对宿主的代谢有作用。
进一步的环境转录组学和蛋白质组学研究可以聚焦到饮食调整引起的微生物功能改变上。
四、微生物对食物成分的处理Figure 2|Features of the gutmicrobiota thatpromote obesity andinsulin resistance.Alterations to thecomposition andmetabolic capacity ofgut microbiota inobesity promoteadiposity and influencemetabolic processesin peripheral organs,such as the control ofsatiety in the brain; therelease of hormonesfrom the gut (shown asPYY and GLP-1); andthe synthesis, storageor metabolism of lipidsin the adipose tissue,liver and muscle.Microbial moleculesalso increase intestinalpermeability, leading tosystemicinflammation andinsulin resistance.微生物的代谢产物可作为信号分子,影响宿主的新陈代谢活动。