梁磊 念馨

昆明醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院內(nèi)分泌一科（昆明650032）

腸道菌群目前被認為是人體新的復雜“器官”，是由500 ～1 000 個物種組成的，數(shù)量大約是人體細胞總數(shù)的十幾倍，其基因組數(shù)是人類核基因組數(shù)的100 倍以上［1］。腸道菌群能促進腸道黏膜的完整性，提供必需的營養(yǎng)物質如維生素和酶，保護機體免受病原體侵害，并在先天和適應性免疫系統(tǒng)中發(fā)揮積極作用［2］。當腸道菌群數(shù)量和功能發(fā)生顯著改變時為腸道菌群失調(diào)，被認為與一些慢性非傳染性疾病的病因息息相關，包括心血管、神經(jīng)、消化、血液、呼吸和代謝性疾病以及癌癥等［2］。腸道菌群影響著人體各個系統(tǒng)的功能，與機體很多疾病都有著密切關系，因此被譽為是機體的“第二套基因組”，在當前臨床具有極大的研究價值。

1 腸道菌群與T2DM 的關系

2007年CANI 等［3］首次提到了腸道菌群與2 型糖尿?。═2DM）的關系，證明了腸道菌群有利于內(nèi)分泌貧血病理生理調(diào)節(jié)，并認為與糖尿病及肥胖的發(fā)生有著至關重要的作用。ZHAO 等［4］通過研究發(fā)現(xiàn)，與健康組相比，T2DM 組的厚壁菌門∕擬桿菌門的比例較高，腸道菌群明顯發(fā)生改變。一般認為由機體營養(yǎng)過剩引發(fā)的腸道微生物群紊亂是T2DM 的主要誘因，對微生物群的多樣性和穩(wěn)定性具有破壞性影響，其特征是有益菌群減少或條件性致病菌群的增多，從而引起腸道慢性低度炎癥，導致胰島素抵抗和T2DM 的發(fā)生［5］。T2DM 的發(fā)生發(fā)展與腸道菌群的組成結構有著密不可分的關系，而腸道菌群在T2DM 上的治療作用也逐漸引起關注。

2 傳統(tǒng)T2DM 治療方式中腸道菌群機制的新發(fā)現(xiàn)

2.1 藥物治療 作為一線降糖藥，二甲雙胍過去普遍認為主要抑制肝臟糖異生從而改善胰島素抵抗［6］。DUCA 等［7］通過抑制大鼠十二指腸AMPK，發(fā)現(xiàn)二甲雙胍降糖作用明顯下降，并推測二甲雙胍的主要作用靶點在腸道。BRYRUP 等［8］招募了27 例健康丹麥青年男性進行了為期18 周的單臂交叉試驗，期間口服二甲雙胍并定時收集志愿者糞便，發(fā)現(xiàn)在二甲雙胍干預期間，腸桿菌、梭狀芽孢桿菌和雙螺旋桿菌等5 個細菌屬顯著降低，而雙歧桿菌、大腸桿菌等6 個細菌屬的豐度顯著增加，停止治療后，所有患者均恢復到基線水平，這為腸道微生物群介導二甲雙胍的抗糖尿病作用的觀點提供了有力支持。

2.2 手術治療 PORIES 等［9］證實接受減肥手術治療的T2DM 肥胖者血糖可以恢復正常，且10年后90%的患者T2DM 仍沒有復發(fā)，這為之后的減肥手術開展提供了理論基礎。隨后研究發(fā)現(xiàn)減重手術主要機制是通過手術人為控制機體新陳代謝的限制性和吸收不良，所謂限制性是指通過手術減小胃腸容量，從而導致食物攝入量的限制，而吸收不良是指通過手術減少腸道的營養(yǎng)吸收表面積，進而導致營養(yǎng)吸收不良［10］。但近年來研究發(fā)現(xiàn)減肥手術會改變宿主體腸道菌群的組成，明顯降低腸道厚壁菌門的數(shù)量，術后桿菌和乳酸菌數(shù)量會明顯增加［11］。一項薈萃分析［12］納入了2008-2016年共22 篇文獻，發(fā)現(xiàn)減肥手術后大多數(shù)患者術后厚壁菌豐度較低，擬桿菌含量明顯增加，從而驗證了之前的發(fā)現(xiàn)，也為腸道菌群的變化與術后減肥療效和T2DM 治療效果的關聯(lián)性提供了依據(jù)。

2.3 飲食治療和運動治療 健康教育貫穿每個T2DM 患者病程的始終，其中著重強調(diào)了飲食控制和運動管理。飲食控制主要是減少熱量的攝入，運動管理則是增加機體能量的消耗。研究［13］證實飲食調(diào)整可以通過影響包括雙歧桿菌等有益菌，從而有利于調(diào)節(jié)葡萄糖穩(wěn)定?？梢哉f飲食控制就是選擇性食用對腸道有益菌有利的食物，通過腸道菌群，起到控制血糖的目的。此外運動也能改變腸道菌群的結構，RESENDE 等［14］招募了24 例健康男性，隨機分成運動組和對照組，在同等條件下進行為期10 周的試驗，發(fā)現(xiàn)雖然兩組在菌群屬水平上的多樣性無明顯差異，但是運動組受試者鏈球菌的平均相對豐度增加，同時梭狀芽孢桿菌目屬的平均相對豐度減少。隨后MOTIANI 等［15］通過研究運動對T2DM 患者腸道菌群的影響，發(fā)現(xiàn)運動干預后擬桿菌門的相對豐度明顯增加，通過改善腸道微生物譜，減少內(nèi)毒素血癥，從而改善T2DM的胰島素抵抗。

3 腸道菌群治療T2DM 的主要機制

雖然腸道菌群失調(diào)誘發(fā)T2DM 的具體機制尚未完全明確，但是目前公認的發(fā)生機制包括短鏈脂肪酸理論、膽汁酸理論、內(nèi)毒素理論等［5］。

3.1 影響產(chǎn)SCFAs 菌群 SCFAs 是腸道菌群通過發(fā)酵膳食纖維產(chǎn)生的，主要的組分包括乙酸鹽、丙酸鹽和丁酸鹽。其中乙酸鹽是膽固醇和脂肪酸的前體，丙酸鹽是糖異生的底物，丁酸鹽是結腸上皮細胞的主要能量來源，同時丁酸鹽能激活腸道糖異生，導致能量穩(wěn)態(tài)的代謝改善，減少肝臟葡萄糖產(chǎn)生［16］。FORSLUND 等［17］分析了784 例樣本的腸道元基因組，證實了腸道菌群通過介導腸道細菌產(chǎn)物SCFAs 來支持二甲雙胍的治療作用。隨后CUESTA-ZULUAGA 等［18］通過對比使用二甲雙胍和未使用二甲雙胍的T2DM患者腸道菌群的組成結構，發(fā)現(xiàn)使用二甲雙胍后腸道中嗜粘桿菌、雙歧桿菌、普氏桿菌等細菌豐度顯著增加，而這些微生物都與SCFAs 的產(chǎn)生有關，從而驗證了之前的發(fā)現(xiàn)。

SCFAs 作為信號分子，可以與腸上皮細胞上G蛋白偶聯(lián)受體中GPR 41 和GPR 43 結合，誘導回腸和結腸釋放蛋白YY（PYY）和L 細胞釋放胰高血糖素樣肽1（GLP-1）增加機體飽腹感［19］。其中GPR 41 廣泛存在于胰島α 和β 細胞以及腸道內(nèi)分泌細胞，可明顯刺激胰島素分泌并減少細胞凋亡；而GPR 43 在脂肪組織中居多，通過抑制脂肪細胞中的胰島素信號，在肌肉組織中優(yōu)先使用未結合的脂質和葡萄糖來抑制脂肪組織中的脂肪積累，減少腸道免疫和炎癥紊亂，從而提高胰島素敏感，改善胰島素抵抗［20］。有趣的是，SANCHEZ 等［21］通過研究發(fā)現(xiàn)，SCFAs 還可以通過抑制體內(nèi)某些miRNA 基因的組蛋白去乙酰化來上調(diào)靶向miRNA，改變在染色體結構修飾和基因表達調(diào)控中起重要作用的組蛋白去乙酰化酶，影響β 細胞的表觀遺傳學，從而直接影響β 細胞固有功能。但是目前對SCFA 如何抑制去乙?；傅睦斫馊蕴幱诔醪诫A段，需要繼續(xù)研究和解釋這個問題。

3.2 膽汁酸（BA）-微生物軸 膽汁酸作為信號分子在調(diào)節(jié)能量代謝維持腸道屏障功能、抑制腸道細菌過度增殖、改善腸道低度炎癥狀態(tài)［5］、調(diào)節(jié)機體GLP-1 和PYY 等腸激素、影響食欲和能量攝入等方面起關鍵作用［22］。LIU 等［23］詳細闡述了膽汁酸-微生物軸的基本原理，在膽汁酸代謝過程中，原級膽汁酸轉化為次級膽汁酸的解偶聯(lián)過程中水解所需的膽鹽水解酶就是從腸道菌群中純化得來的，其中包括脆弱芽孢桿菌、擬桿菌、產(chǎn)氣莢膜梭狀芽孢桿菌、乳桿菌和雙歧桿菌等。

膽汁酸可以通過激活腸道法尼醇X受體（FXR）和G 蛋白偶聯(lián)膽汁酸受體1（TGR5）來調(diào)節(jié)脂質和葡萄糖代謝［24］，SUN 等［25］證實二甲雙胍可以通過脆弱芽孢桿菌-膽汁酸甘草酸去氧膽酸-FXR 軸改善代謝功能障礙。FXR 是一種配體激活的核受體，在肝臟和腸道中高表達，調(diào)節(jié)肝臟膽汁酸的生物合成、轉運和分泌，并參與多發(fā)性代謝性疾?。?4］。TRAUSSNIGG 等［26］通過非甾體FXR 激動劑PX-104 對12 例非糖尿病NAFLD 患者為期4 周的試驗發(fā)現(xiàn)，OGTT 測量的C 肽曲線下面積AUC 顯著降低（P= 0.024），92%的患者胰島素敏感性改善（P=0.02），從而證實FXR 對糖代謝有重要的作用。

TGR5 位于機體細胞膜上，可以調(diào)節(jié)葡萄糖、脂質和能量代謝，同時也被認為參與膽汁酸的代謝調(diào)節(jié)［24，27］。CHAUDHARI 等［28］觀察到袖狀胃切除術后小鼠和人類胃腸道內(nèi)菌群變化會導致內(nèi)源性膽汁酸膽酸-7-硫酸鹽（CA7S）明顯增加，而CA7S 是TGR5 受體激動劑，可增加TGR5 表達，以TGR5 依賴的方式增加胰島素抵抗小鼠的糖耐量。隨后GINOS 等［29］通過研究發(fā)現(xiàn)與富含精制谷物和添加糖的飲食相比，以全谷物、豆類、水果和蔬菜為特征的飲食會增加膽汁酸水平，導致FXR 和TGR5 受體的濃度適度增加，與HOMA-IR 呈顯著正相關。

3.3 內(nèi)毒素-腸道屏障 內(nèi)毒素是構成革蘭氏陰性細菌細胞壁最外層的脂多糖（LPS）的一種成分。當體內(nèi)腸道菌群發(fā)生紊亂，雙歧桿菌、乳酸桿菌等有益菌比例下降，革蘭氏陰性菌比例上升，產(chǎn)生和吸收更多的LPS，從而引起炎癥反應，抑制腸屏障功能，使腸壁通透性增高或腸道菌群移位［5］。ZHANG 等［30］通過給db∕db 小鼠服用小檗堿或二甲雙胍證實兩種治療均能改變db∕db 小鼠的腸道微生物群，除了能增加了產(chǎn)SCFA 菌外，血清LPS 水平也明顯降低，從而減輕腸道炎癥，修復腸道屏障結構。與正常對照組相比，db∕db 組中NF-κB 信號的典型炎癥因子表達更高，并推測雙歧桿菌等有益菌可能是通過TLR∕NF-κB 信號通路的表達，從而降低炎癥反應，維持腸上皮的正常通透性，對T2DM 的胰島素抵抗有明顯改善。

4 基于腸道菌群治療機制認知下的新型治療方式

4.1 益生菌 益生菌是定殖在腸道、對宿主產(chǎn)生積極作用影響的活性微生物，包括雙歧桿菌屬、乳桿菌屬和阿克曼氏菌屬等［31］。RAZMPOOSH 等［32］證實使用益生菌6 周后，相比安慰組，實驗組的甘油三酯、總膽固醇、胰島素抵抗和體質量、腰圍和體質量指數(shù)均有顯著降低。最近的薈萃分析［33］也證實了益生菌治療可降低T2DM 患者的糖化血紅蛋白（HbA1c）、空腹血糖（FBG）和胰島素抵抗。在治療T2DM 方面，益生菌目前已經(jīng)得到研究領域的認可。

4.2 益生元 益生元是人體無法消化的，通過益生菌作用的食物基質，可以刺激雙歧桿菌等有益菌的生長［34］。HO 等［35］證實益生元可以通過促進益生菌生長來改變腸道菌群、腸道通透性和炎癥來改善血糖控制。從本質來說，益生元也是飲食治療里的一種，通過服用有利于腸道菌群的特殊食物，調(diào)節(jié)腸道益生菌達到治療目的。雖然益生元對人體糖代謝沒明顯作用，但能促進產(chǎn)SCFAs等有益菌生長［36］，對改善T2DM 的生活質量具有潛在的輔助作用。

4.3 糞菌移植 糞菌移植（FMT）是一種將健康供體的糞便微生物群移植到受體，通過調(diào)節(jié)受體腸道菌群組成和功能從而恢復其正常代謝的一種治療手段［37］。目前FMT 是治療復發(fā)性腹瀉和逆轉微生物失調(diào)的高效療法，特別是復發(fā)性和難治性艱難梭菌感染（CDI），已經(jīng)成為治療的標準實踐［38］。ZHANG 等［39］研究了移植的哈薩克族正常糖耐量（KNGT）的糞便細菌對db∕db 小鼠的影響，發(fā)現(xiàn)在FMT 治療的db∕db 小鼠中，F(xiàn)BG、餐后血糖、總膽固醇、甘油三酯和低密度脂蛋白膽固醇水平顯著下調(diào)，而高密度脂蛋白膽固醇水平上調(diào)，證明來自KNGT 的糞便細菌可以作為FMT 治療T2DM 患者的潛在來源。

5 目前新型治療方式的臨床應用

隨著腸道菌群研究的進展，不管是傳統(tǒng)治療意義上的藥物、手術和飲食運動，還是益生菌、糞菌移植等新型治療方法，其作用的機制都是通過增加腸道有益菌如產(chǎn)SCFAs 菌，促進膽汁酸代謝，維持腸道屏障功能，減輕機體低度炎癥反應，刺激腸道激素分泌，從而改善胰島素抵抗，腸道菌群也成為未來T2DM 治療的新靶點。但是目前腸道菌群應用于臨床有一定的局限性。PALACIOS 等［40］發(fā)現(xiàn)，外服的益生菌不會重新定植于腸道，而是短暫地調(diào)節(jié)腸道微生物區(qū)系，大約4 ～6 周就會被清除，這極大限制了益生菌在臨床的應用。而FMT雖然在CDI 的治療上提供了創(chuàng)新、安全、成功率高的方法，但是在T2DM 的治療上并沒有大的循證醫(yī)學支持，在臨床上也沒有標準化的系統(tǒng)治療體系［41］，這給FMT 在臨床的應用產(chǎn)生巨大的阻礙。

腸道菌群治療目前應用于臨床的困難性，一方面是由于腸道菌群易受外界因素的影響，治療相對不穩(wěn)定，目前暫時無法成為治療T2DM 的主流方法；另一方面是腸道菌群種類數(shù)量繁多，目前并沒有完全研究透徹，人為去調(diào)控難度較大，且安全性和患者的可接受性也面臨挑戰(zhàn)；最后就是因為腸道菌群治療機制在于調(diào)節(jié)腸道微生物區(qū)系間接改善T2DM，但對血糖沒有直接的調(diào)控作用，在快速調(diào)控血糖以預防并發(fā)癥方面相比傳統(tǒng)降糖藥并沒有優(yōu)勢，未來即使應用于臨床也可能僅適用于輔助用藥，無法成為首選方法或者單獨應用。 這也導致了目前腸道菌群治療的研究更多偏向于機制的研究，從而缺乏臨床數(shù)據(jù)和循證醫(yī)學的支持，未來相當一段時間難以在臨床開展。

6 總結與展望

雖然腸道菌群治療目前在臨床難以應用，但是它的治療優(yōu)勢很明顯，通過調(diào)節(jié)機體自身腸道微生物區(qū)系改善腸道免疫和腸道屏障，減輕全身炎癥反應，從而調(diào)節(jié)糖脂代謝，基本對患者無不良反應。關鍵是可以人為調(diào)控機體潛在的“基因組”，對身體各個系統(tǒng)都有廣泛的獲益，在未來T2DM 的臨床治療有著重要意義。然而腸道菌群想要進一步應用于臨床，還需要更多大規(guī)模的前瞻性實驗。第一，是進一步探索腸道菌群在T2DM的作用機制，深入了解腸道微生物區(qū)系的組成及各菌群對機體的影響；第二，目前的臨床研究都是益生菌、益生元與安慰劑的對比，缺乏與傳統(tǒng)降糖藥的對比研究，需加大這方面研究，從而探索最佳的益生菌配方；第三，F(xiàn)MT 在T2DM 治療上的研究目前還只涉及動物試驗，需要后期臨床的循證醫(yī)學數(shù)據(jù)支持；最后，腸道菌群的研究是近幾年才興起的，人們普遍認知度不夠，益生菌和益生元還停留在保健品的觀點，F(xiàn)MT 的治療方式也難以被患者接受。而作為未來T2DM 治療的新靶點，腸道菌群的治療理論有待向社會廣泛普及。