腸道菌群與糖代謝異常相關性研究進展

張琳 姬新才

摘要：腸道菌群失調和糖代謝疾病具有密切關系。腸道菌群失調和1型糖尿病發病機制之間的關系尚不明確，腸道菌群失調引發2型糖尿病的主要機制為產生短鏈脂肪酸，在釋放腸道激素的同時能夠減輕腸道免疫系統的破壞，并調節膽汁代謝。腸道菌群、腸促胰素之間具有一定影響關系。腸促胰素降糖藥物在2型糖尿病治療中占有一定地位。本文通過對糖代謝異常、腸道菌群二者之間關系進行研究，現報道如下。

關鍵詞：腸道菌群;糖代謝異常;研究進展

腸道菌群包含病菌、細菌、真菌以及原生動物。有研究表明，人體腸道是一個復雜的、動態平衡的微生物群體。目前2型糖尿病（T2DM） 人數不斷增多，伴隨的并發癥相比之前更為嚴重，加速人體血管以及微血管出現病變。糖尿病防控工作的難度相比之前也明顯增加，因此需要找到高效、安全的預防策略。

1腸道菌群和T2DM

糖尿病作為當前影響人類健康的主要慢性病癥，主要是受血糖代謝異常的影響，從而導致出現身體異常。從病因上可以分為1型、2型糖尿病。根據近50年的調查數據，糖尿病發生率呈現明顯升高。1型糖尿病的增長人群在6歲以下，肥胖兒童相比之前明顯增加。當前人體腸道內存在約1000種菌群，這些菌群具有調節腸道淋巴系統、營養吸收等作用，同時與人體的生長發育階段具有明顯相關。人體的隱形器官即為腸道微生物，在疾病中發揮中重要作用 [1]。腸道微生物失調和肥胖、糖尿病具有密切關系，主要以2型糖尿病為代表。2型糖尿病患者的腸道微生物群整體菌群濃度相對較高，在功能、結構上和正常人存在一定差異。人腸道菌群中的大腸埃希菌、加氏乳桿菌、變形鏈球菌均為致病菌群。腸道微生物影響糖代謝主要是通過脂肪代謝、調控能量從而產生激素調節相關機制。2018年的研究表明，通過腸道菌群影響代謝的新機制—丙酸咪唑的作用，從而阻斷胰島素的影響 [2]。經研究表明，腸道微生態的改變和糖尿病的早期發病具有明顯關系。基于兒童的腸道菌群測序表示，隨著時間的推移，與厚壁菌門相比，擬桿菌門的比例較高。

2腸道菌群和糖代謝

腸道菌群會受到飲食、年齡、藥物的影響。腸道微生物群組成的變化會直接影響宿主的健康、患病狀態。目前已發現腸道菌群的代謝產物、潛在生物學，腸道菌群失調會影響多種疾病的發生。

通過對人體、動物進行的研究表明，非糖尿病、1型糖尿病宿主的菌群結構明顯不同。1型糖尿病患者中雙歧桿菌、布氏桿菌明顯減少，而瘤胃球菌數量較多。1型糖尿病作為一種自身免疫性疾病 [3]，目前和腸道菌群之間誘發的關系不明確。腸道菌群失調和2型糖尿病、肥胖具有密切關系，在出現糖代謝異常時，主要表現為腸道菌群豐度明顯減少，同時丁酸鹽減少。腸道菌群和2型糖尿病發生的機制主要為：（1） 產生短鏈脂肪酸 [4];（2） 調節膽汁酸代謝、影響屏障功能。

3應激影響腸道菌群的機制

作為一種慢性疾病，2型糖尿病在臨床上較為常見，該病癥主要特征為血糖代謝障礙，患者發病后若治療不及時，則會引發一系列并發癥，從而嚴重影響患者的生活質量和生命健康。目前來說，應激能夠引起腸道功能受損，從而影響菌群定植。例如，在母嬰分離、避水應激時能夠增加鼠腸黏膜的通透性，會參與腸道損傷。CRHR1能夠介導黏膜損傷，還會改變菌群結構。在應激產生時會調節腸道免疫狀態，在正常狀態下，免疫系統能夠有效保持腸道菌群的穩定。腸道分泌型IgA能夠和腸道內的微生物進行結合，并能夠清除宿主。除此之外，研究表明，IgA缺陷中空腸菌群結構出現明顯的變化。在多種模式識別受體中，通過對細菌成分中的腸道菌群結構進行改善，在此過程中能夠有效增加結腸黏膜的細菌總量。

4腸道菌群影響糖代謝的機制

4.1 腸道菌群和能量吸收、脂肪代謝

發生2型糖尿病的關鍵因素為肥胖。有學者通過對動物模型、肥胖人群進行菌群分析，肥胖人群和非肥胖人群的菌群均在一定差異。肥胖人群的腸道菌群主要表現為擬桿菌門豐度降低、硬壁菌門豐富。通過將小鼠分為2種，將瘦型、肥胖菌群分別注入，結果顯示，腸道菌群和肥胖具有密切關系 [5]。

影響糖代謝的主要機制主要包含以下2點：（1） 腸道菌群中存在龐大的多糖代謝基因，在有效分解宿主無法吸收的碳水化合物時具有一定的效果。在以小鼠進行的實驗中，通過對腸道的元基因組進行測序，肥胖小鼠能夠促進脂肪儲存，促進宿主能量的輸入增加。肥胖患者的腸道菌群通過降低腺苷一磷酸促進蛋白激酶的活化;（2） 腸道菌群能夠調節腸上皮細胞，在導致人體的三酰甘油沉積時，從而使脂代謝受到影響 [6]。

4.2 腸道菌群調控膽汁酸代謝

膽汁酸作為一種弱酸類有機物，主要是以膽固醇為原料合成分泌，其主要功能是促進脂類營養物質的吸收，在促進脂肪代謝中具有明顯作用。近年來，經過研究表明，膽汁酸能夠有效激活核受體的信號通路，對于2型糖尿病患者的調控具有明顯作用。膽汁酸能夠有效激活生物x受體，在誘導纖維母細胞生長的同時，能夠確保胰島素的敏感性增加，并改善患者的糖耐量。在激活胰島細胞、調節胰島素分泌的同時，能夠起到良好的調節作用 [7]。

腸道菌群和膽汁酸的合成、轉化具有密切關系。腸道菌群在分解膽汁酸上的牛磺酸、甘氨酸基團時能夠完成差向修飾，并完成菌群調節。Narushima通過將人類糞便的細菌、小鼠體內膽汁酸代謝參與，類桿菌能夠促進膽汁酸向游離膽汁的解離，在結合膽汁酸、游離膽汁酸比例降低的同時，從而導致2 型糖尿病脂質的消化吸收。在調節膽汁酸轉化、形成時，還會影響膽汁酸的吸收。綜上所述，腸道菌群在有效進行膽汁酸調節的同時，從而導致糖代謝受到影響 [8]。

4.3 腸道菌群和代謝產物。

短鏈脂肪酸作為現階段人體的一種重要代謝產物，主要包含丁酸、丙酸和乙酸，在宿主腸道內比例為1∶1∶3，在正常人體腸道內將會產生SCFA，而對于結腸細胞中主要以丁酸鹽為產能物質。通過動物實驗表明，丁酸能夠有效提升腸道內有害菌的比例，和丁酸分解的離子有關。同時通過小鼠進行試驗，丁酸對腸道內細胞進行分解，能夠有效降低患者的腸道pH值，促進有益菌的繁殖，使腸道內的大腸桿菌、沙門桿菌等有害菌死亡。除此之外，2 型糖尿病患者中腸道內丁酸鹽菌群比正常人相對較少。丙酸咪唑對于人體的信號通路具有明顯影響，阻斷胰島素信號并減少IRS的產生。研究表明，相比較正常人群，2型糖尿病患者腸道微生物菌群整體丙酸咪唑能力相對較高。在初發型糖尿病患者試驗中，其外周血中丙酸咪唑比糖尿病患者明顯升高，說明二者具有一定關系。目前丙酸咪唑并認為是激活代謝機制的激活劑 [9]。

5降糖藥物以及腸道菌群研究

糖尿病以高血糖為主要臨床特點，隨著病情進展，患者可出現多種并發癥，如腎病、心腦血管疾病、周圍神經病變等。隨著人們生活水平的提高及生活方式的改變，糖尿病的發生率持續增長，且呈年輕化趨勢。研究顯示，糖尿病已成為發達國家中繼心血管疾病和腫瘤之后的第3大非傳染病，是嚴重威脅人類健康的世界性公共衛生問題。控制好血糖水平，減少并發癥是糖尿病治療的基本目的。糖尿病目前尚無法根治，飲食管理是治療糖尿病的基本措施。不論病情輕重或采用何種治療藥物，糖尿病患者必須合理地控制飲食。飲食治療的目的在于減輕患者的胰島負擔，使血糖、血脂達到或接近正常水平，糾正代謝紊亂，消除糖尿病癥狀，防止或延緩慢性并發癥的發生與發展，使患者維持正常的體重，維持健康。降糖藥物包含雙胍類、磺脲類藥物。當前降糖的一線藥物為二甲雙胍，此種藥物能夠有效改善胰島素敏感機制，整體降糖效果相對較好。通過對2型糖尿病患者在服用二甲雙胍治療后進行糞便測序發現，二甲雙胍組中的丙酸鹽、丁酸鹽數量顯著增加。除此之外，阿卡波糖也能夠有效增加雙歧桿菌的數量，在2型糖尿病降糖治療中，腸道菌群開辟了新的道路。阿卡波糖作為一種葡萄糖酶抑制劑，能夠有效降低患者的餐后血糖，阻斷碳水化合物的吸收。此種藥物能夠有效抑制胰島素的分泌，減少腸道對于葡萄糖的吸收。有學者研究，A組采用阿卡波糖、B組采用其他的降糖藥物。在進行3個月的藥物治療后，對雙歧桿菌、乳酸桿菌等進行定量檢測，A組降低幅度明顯更大。采用阿卡波糖能夠有效改善患者的腸道菌群，促進糖脂代謝。腸道菌群一般寄居在腸道黏膜的表層，種類相對較多，同時腸道菌群一般占據90%以上 [10]。腸道菌群和人體的營養代謝中具有明顯作用。根據腸道菌群、宿主關系表明，生理性細菌、病原菌以及致病菌等作為優勢菌群，在數量較少的情況下一般不易致病。條件致病菌作為潛在的致病性因素，在3種細菌共生、拮抗中，能夠有效維持腸道生態的平衡。

糖尿病在目前來看作為一種代謝性疾病，以持續高血糖作為基本特征，其原因尚不明確。目前認為病理、生理、遺傳、環境因素等都能造成胰島素分泌缺陷，同時胰島素效能下降將會導致患者機體能量代謝活動出現紊亂，在蛋白質、脂肪代謝以及體內糖失衡的情況下表現出高血糖的癥狀。目前，糖代謝異常、腸道菌群失衡關系被證實。研究發現通過益生菌補充腸道菌群預防效果一般。腸道菌群受飲食、性別、年齡等多種因素的影響，整體發病機制復雜。腸道菌群和糖代謝異常發病機制存在多種，通過以降糖藥物為切入點，能夠提供治療糖尿病的新策略，在使用降糖藥物時，能夠有效改善糖代謝異常 [11]。2型糖尿病作為代謝性紊亂疾病，腸道菌群直接參與代謝過程，在臨床應關注降糖藥物的效果，做好對應的探究。通過對降糖藥物、腸道菌群關系進行探討，能夠對2型糖尿病的發生及發生提應對應的借鑒。

參考文獻

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