營養、運動干預腸道菌群對改善肥胖癥研究進展

林晨麗 張慶

（蘇州大學體育學院 江蘇 蘇州 215021）

前言

人民的生活水平越來越高，很多疾病也隨之發生，如，肥胖癥等。目前，肥胖癥已被全球公認為發病率最高的疾病之一，給人們的生活帶來了很多不良的影響。有大量的研究證明，腸道菌群活性的改變會嚴重影響人體內的新陳代謝、胰島素水平的改變等等。腸道菌群失衡會產生各種病理組合，引起肥胖，引發慢性低度炎癥反應，使胰島素調節糖、脂代謝功能下降，胰島素會發生抵抗，從而導致Ⅱ型糖尿病。因此，通過調節腸道菌群來預防和治療疾病已經成為了當今研究的熱點之一，而肥胖癥就是其中的典型代表。本研究闡述了營養及運動調節與腸道菌群的相互關系，為臨床上治療肥胖癥提供一定的治療思路和借鑒經驗。

1、肥胖癥的危害

肥胖癥（Obesity）是一種以體脂過多積累和（或）分布異常為特征的慢性代謝性疾病。肥胖癥的患者容易導致各種嚴重的疾病，并且會使患者行動受限，損害患者在呼吸、消化以及關節等方面的功能。

1.1、肥胖對呼吸系統的影響

Grassi·L等人通過討論腹部脂肪如何影響氣道管理以及自主呼吸和人工通氣期間的呼吸機制，認為肥胖可能與通氣不足有關，也與高碳酸血癥有關。若肥胖較為嚴重，就會造成脂肪堆積，影響呼吸系統的功能，導致限制性通氣障礙，造成肥胖不足通氣綜合癥、哮喘等疾病的發生。

1.2、肥胖對內分泌系統的影響

肥胖癥患者常常伴有代謝、內分泌系統功能的異常，從而導致多種疾病。血脂代謝異常可導致糖尿病；血糖代謝異常可引起糖尿病。隨著肥胖程度的增加，糖尿病的發病率也隨之增加。中度肥胖的糖尿病發病率約為正常人的4倍，而極度肥胖者的糖尿病患病率高于正常人30倍。隨著糖尿病患病率的增加，糖尿病大小血管并發癥，像心肌梗死、腦卒中、尿毒癥等引起的死亡率也隨之上升。兒童單純性肥胖癥可導致血脂異常，動脈粥樣硬化，葡萄糖代謝異常等代謝綜合癥，以及與發病風險增加有關的內皮功能障礙，動脈粥樣硬化和心血管疾病。

1.3、肥胖對消化系統的影響

正常來說，肥胖者的胃已被很多研究發現是健康人群的很多倍，因此我們可以認為肥胖癥患者是由于胃容量的增大而引起了食道內壓力的升高，而酒精性脂肪肝是肥胖患者常常伴隨的疾病。相關研究者指出，有多數的肥胖重癥患者被檢查出脂肪肝、肝硬化等，而在糖尿病患者中更為多見。當然，肥胖還會引起許多其他消化方面的疾病，如，胃食管反流、膽結石等等。

1.4、肥胖會引起某些骨關節病

體重過大的肥胖癥患者，由于雙下肢壓力增大，常常會發生骨關節退行性病變。尤其是在登山或者爬樓梯等情況下，關節表面很容易受到擠壓，從而造成不可逆性損傷，引起疼痛。其中骨性關節炎發生的概率是最大的，且在肥胖女性中的發病率比男性要高得多，很多人不得不進行膝關節或髖關節置換術，以此來改善身體功能。Scott Going等認為，降體重對骨骼健康存在潛在危害。因此，保持適宜的體重是很有必要的。

1.5、肥胖會增加某些癌癥的患病風險

過去數10年中大量的流行病學研究表明，肥胖顯著增加了各種癌癥的患病風險。肥胖者容易患癌癥的原因主要是由于很多患者都存在高胰島素血癥和高脂血癥等，且往往伴隨著免疫力的下降。肥胖會增加10多種癌癥的風險，包括乳腺癌，腎癌，肝癌，胰腺癌，胃癌等。所以，肥胖除了容易發生糖尿病、高血壓以外，也是癌癥的易感人群。盡管現在肥胖導致的癌癥發病率增加的機制尚不明確，但已經有很多研究表明肥胖與癌癥之間存在緊密聯系。

2、腸道菌群

2.1、腸道菌群的定義及組成

腸道是人體迄今為止微生物定植最多的部位，細菌負荷量約為3.9×10^13，這一數值與人體自身細胞的數量相似，而腸道菌群指的是人類腸道中長期存在而不導致疾病的一系列細菌。其數量龐大，復雜程度不亞于我們的大腦，故有第二大腦之稱。主要是由擬桿菌門、厚壁菌門、變形菌門和放線菌門等部分組成，而厚壁菌門則占了絕大多數。

2.2、腸道菌群的種類

一般而言，根據腸道菌群與宿主的關系分類，可以將腸道微生態系統內的菌群歸類為有益菌、有害菌和條件致病菌3種菌群，并在一定條件下彼此制約、相輔相成，共同維持著腸道生態環境的穩定。此外，腸道菌群還有抵御細菌感染、幫助食物消化的作用，因此我們應著重關注腸道菌群的活性，保持其在機體內的平衡，這也與人體的健康直接相關。

3、腸道菌群與肥胖癥

3.1、腸道菌群與肥胖癥的關聯性

有很多學者認為，肥胖癥的發生與腸道菌群密不可分，且做了大量的實驗來證明這種觀點，其中最多見的就是小鼠實驗。2004年，Bckhed等人首次發現，腸道內具有正常微生物群的成年無菌小鼠比普通小鼠的脂肪和胰島素積聚速度明顯比普通小鼠慢，于是又經過一段時間試驗推斷出腸道微生物群能夠促進單糖從腸腔吸收，并且有利于脂肪的儲存。2017年，Liu·RX等比較了瘦削和肥胖的年輕中國個體，并通過宏基因組關聯研究，結果確定了腸道微生物改變與肥胖之間的聯系，表明腸道菌群改變對肥胖的改善在一定程度上是有效的。

3.2、腸道菌群與肥胖癥的發生機制

目前，有關腸道菌群與肥胖發生的機制尚未明確，但已經有越來越多的研究反映證實了各種潛在性的機制。（1）能量的高效吸收：一項嚙齒類動物研究結果顯示，梭菌屬能夠增加葡萄糖轉運體在空腸黏膜的表達以及脂肪酸轉移酶在回腸黏膜的表達，這可以導致糖類和脂肪的吸收增加；（2）影響宿主代謝途徑：腸道微生物群通過微生物—宿主共代謝的“網絡”與人類的各種基本生物學功能相關聯。代謝組學研究顯示，大量的腸道菌群可調節宿主系統代謝途徑；（3）調節炎癥病理機制：腸道菌群的系統紊亂影響腸道炎癥以及肥胖的機制尚不明確，但相關研究已經指出了高脂飲食可能是一個促成炎癥的因素。由于高脂飲食的作用，使得腸道菌群改變，從而導致肥胖個體產生系統性炎癥。更有甚者，腸道菌群的生理性變化會直接導致肥胖，對機體造成不同程度的損害。

3.3、肥胖癥的菌群治療

肥胖癥患者在全球的數量日益增多，很多研究學者也根據肥胖癥的特點針對性地提出了許多治療策略。目前，各類菌群（如，益生元）的出現，在治療肥胖癥方面取得了一定的成效。為了保持腸道菌群數量的平衡，適當地補充益生元是個不錯的選擇，因為益生元可以幫助有益菌的繁殖，使得腸道即使受到抗生素或其他藥物的侵擾，也能恢復腸內菌細平衡，促進人體內的代謝。然而，益生菌與肥胖癥關聯不大，因此在改善肥胖癥方面收效甚微，而目前發現的益生菌數量也很少。糞菌移植對治療肥胖癥也有一定的效果。陳小君等利用高脂飲食誘導鉛暴露肥胖孕鼠子代出現腸道菌群紊亂，發現糞菌移植有利于改善子代菌群紊亂和神經行為，從而改善肥胖癥。

4、營養、運動與腸道菌群的相關性

含糖飲料在全球內的消費占比逐漸增高，尤其是在青少年群體中，這也導致了肥胖癥患者的大量增長。因此，要改善肥胖癥，首先要改變飲食結構。此外，也有大量的研究驗證了運動等其他因素也對改變腸道菌群有積極的作用，因此下文主要就營養、運動這兩個方面展開討論。

4.1、營養干預

一般而言，肥胖個體攝入的食量過大，就會導致體內脂肪過多的現象。因此實施治療計劃的第一步就要改變不良的飲食結構。程茜發現在飲食中，保持合理的膳食結構、滿足營養的多樣性和均衡性對維持腸道有益的微生物種類和數量對人體的健康均有積極的影響。由此，通過營養干預來改善肥胖是可能的。孫玲利等人以家禽為研究對象，得出腸道菌群基因組富含氨基酸等與代謝相關的基因，可調節宿主的營養代謝活動，改善生產性能，從而提高健康水平，這對人體也是有一定的借鑒意義的。2014年，谷莉采取454高通量測序方法對不同飲食結構喂養的不同鼠種腸道菌群進行分析，觀察并闡明不同的飲食結構下腸道多樣性及群落結構的組成差異。分類學分析結果表明所有飲食組的大小鼠腸道菌群均以厚壁菌門及擬桿菌門為主要優勢菌，而研究結果顯示厚壁菌門在普通飲食組相對豐度最高，高脂飲食組厚壁菌門相對豐度最高，從而得出結論為高纖維飲食可以引起兩種鼠種腸道菌群豐度及多樣性降低。但同種飲食結構對小鼠的腸道菌群及群落結構存在種屬差異，因此，應根據個體的差異制定個性化的飲食計劃，達到減肥的目的。

高糖飲食和高脂飲食都能夠明顯增加機體的體重，積累脂肪，導致肥胖、糖尿病等代謝疾病的發生。羅雅亭等通過實驗證明了高脂飲食不僅可以使小鼠的體重和身體各個結構的重量增加，還可能導致糖、脂代謝異常，破壞腸道菌群結構。因此，改變營養結構是調節腸道菌群結構的有效途徑，對改善肥胖癥有著積極的意義。

4.2、運動干預

人們很多由于運動過少，靜態姿勢保持時間過長，使得體內脂肪無法燃燒，能量消耗過少，從而導致了肥胖癥的發生。借助體育運動，可以影響腸道菌群的產生和變化，這項結論也正在被許多學者所證實。Gen A等通過實驗對比了運動員和久坐男性梭狀芽孢桿菌定植與腸道菌群中營養消耗頻率之間的關系，并得出營養習慣、運動之間的差異會使得腸道菌群發生改變，因此健康營養計劃和適宜的運動將增加腸道有益菌群的發育，并有助于抑制病原體種類。有研究顯示，適宜的運動可以優化腸道菌群。李春艷等認為，通過運動這種方式，腸道菌群未來可能會成為免疫調節的重要手段。因此，運動能夠針對腸道的生理機能對人體做出很好的調適，這也是解決肥胖癥的一個重要思路。

于春霞等將小鼠進行分組，并觀察小鼠在有氧跑臺訓練及丁酸灌胃持續干預8周后的體重變化及攝食量，分析菌群結構的變化。結果表明，正常飲食和運動均可增加腸道益生菌的比例，運動和丁酸聯合干預反而降低運動改善脂代謝及對菌群比例的調節，丁酸含量增多反而降低腸道產丁酸菌的比例。因此，適當的飲食和運動能較好地調節腸道菌群，是控制體重的必要途徑。訓練狀態和運動強度可能會影響特定細菌的增殖，一項針對人類志愿者的研究表明，與低體力活動的對照組相比，優秀橄欖球運動員體內的微生物群落多樣性有所增加。運動也影響著腸道菌群的組成和某些與代謝性疾病相關的菌群的含量。因此，代謝性疾病患者可以通過運動來輔助藥物治療以延緩疾病的發病進程。

5、結語

近些年來，肥胖癥、糖尿病、冠心病等慢性代謝性疾病發病率顯著上升，已成為了國內外關注的熱點問題，由于能量攝入的不均衡才導致肥胖發生的傳統觀點是片面的。本文根據已有的研究分析得出，肥胖癥的發生與腸道菌群有很大關聯，且受到腸道菌群結構和多樣性的影響。飲食的結構、運動的形式均與腸道菌群關聯很大，因此就肥胖癥而言，很大程度上可以通過這兩個途徑來進一步進行針對性治療。盡管腸道菌群的研究眾多，也被大量的科學工作者認為能夠很好地改善肥胖癥，但這兩者之間的關系和作用機理還尚未被完全解釋清楚。我們應將關注點進一步放在研究腸道內微生物的總體變化以及各菌群比例的變化規律上，以此探討肥胖發生發展的機理以及體內代謝、內分泌的變化等，加強對腸道菌群的控制，從而精準地定位病變部位，爭取在改善肥胖癥方面取得重大突破。