肠道细菌与肥胖有关
From 自明知识
有体重问题的人大概从未想过,除了饮食和生活习惯不健康的因素外,自己身上过多的赘肉竟可能是细菌造成的。近日,美国华盛顿大学的Ley和Turnbaugh等分别完成的两项研究表明,肥胖与肠道某些细菌的水平相关。肥胖人类(Nature 2006,444:1022)和肥胖小鼠(Nature 444:1027)的肠道中,均存在较多的硬壁菌门细菌,较少的拟杆菌。
研究人员在人类志愿者中观察了上述两种细菌的比例与肥胖的关系。 在动物实验中,研究人员比较了肥胖小鼠和瘦小鼠肠道末端的微生物组学分析结果,并研究了改变这两种细菌对小鼠体重的影响。
结果表明,肥胖人类和小鼠的肠道中,硬壁菌门细菌比例较高,而拟杆菌比例较低。在人类中的研究发现,在节食前,肥胖者肠道内拟杆菌数量占肠道细菌的3%,但在节食后体重变正常时,人体内拟杆菌的水平增加,接近15%。动物实验发现,肠道中没有硬壁菌门细菌的瘦小鼠在移植了较高比例的硬壁菌门细菌入肠道后,与细菌比例正常的小鼠相比,其体重增加2倍,且从相同量的食物中能够摄取更多的热量。
研究人员认为,目前还不确定是细菌改变导致人们变胖,还是人们变胖导致了细菌改变。但是改变肠道细菌将可以帮助人们对抗肥胖,甚至可以为发展中国家的营养不良问题提供解决办法。
肠内细菌可能决定胖瘦
当你进食时，哪怕是站在厨房只吃一碗米饭，实际是和你最亲密的数兆的朋友一起享受盛宴。当食物经过你的肠道内壁，经蠕动搅拌后，细菌、真菌和其它微生物开始分享这份赏赐。这不是一种单向的关系。这些微小的东西对于我们的健康是有益的。他们解毒、制造一些维生素和必需氨基酸、激活免疫系统筑起一道防止感染入侵的防线。一项新的研究显示这些肠道微生物还可能影响我们的体重。如果这是真的，那么将是控制体重的一种新方法。
在肠道内生活着哪些种类的微生物以及他们在做什么，这是科学家们正在探索这块未知领域过程中所关心的众多关键问题中的两个。圣路易斯华盛顿大学基因组科学家Jeffrey Gordon说：“人的肠道确实是一个未知领域。生存在那里的微生物像一个器官样执行着我们所必需的多种功能。”他的研究小组在这个研究中居于领先地位。
对肠道微生物群（源于拉丁文“微小生物群落”的字面翻译）的早期研究挑战了我们原有的观念。从人类很小开始，人体就寄居着大量千变万化的微生物群：人体每一个细胞有10个微生物。很多都寄居在肠道中：大量的存在于口腔、食道、胃、上呼吸道、皮肤和阴道。没人知道在人肠道中有多少种微生物共存。斯坦福大学的David Relman和他的同仁们进行了第一次普查，但是当他们检查了3个健康人统计了395种不同种类后放弃了。
稀奇的是，我们并非天生就和这么多微生物共生的。生长中的胎儿是处于无菌的羊水中，羊水能避免碰撞和病菌。当胎儿从细菌的避风港经产道娩出后，这种隔离结束了。婴儿的皮肤沾染了微生物，有的进入口腔中。从那时起，有益的细菌使免疫系统确信其没有害处。他们定居在寄居区域，而在竞争失败的细菌被排挤出来。
开始的时候，婴儿体内的微生物和母亲的相似。随着时间的推移，微生物种类开始具有个体差异，决定因素包括婴儿的基因、环境和从食物、饮料、未清洗的手传播来的新的微生物种类。最终，每个个体的肠道微生物群像指纹一样具有特异性。
肠道由小肠和大肠组成，伸展开有一辆校车那么长，展平数百万个指状突出将可以轻易地覆盖一个网球场。小肠是将你所吃的食物消化成单糖、脂肪和氨基酸的场所。这些足够小的微粒被吸收运送到附近的血管中。水果、蔬菜和谷物中的纤维连同其它不消化的物质，大致无改变地通过小肠进入大肠，也就是熟知的结肠。
你不能消化的东西对于你的微生物群却是七道菜。结肠的环境（黑暗、潮湿且缺氧）恰好是微生物群酵解小肠未消化食物并产生单糖和短单链脂肪酸的必要条件。他们进行上述反应是给自己提供能量，但同时也在和他们的宿主----我们分享高能量的物质。一些人能从肠道微生物的物质生产过程中获得日常所需热量的10%。
Gordon和他的同仁们认为有些人肠道微生物群提取能量比其它人更加有效。这部分解释了为什么同样的饮食，有的人体重增加，有的人体重不变。Gordon的假设得到了一系列精确试验的证实。
首先，Gordon的研究小组培育了无菌条件下的数代老鼠。这些无微生物的老鼠每天比它们的普通同伴进食几乎多三分之一----仍然只有不到百分之四十的机体脂肪。当研究者将普通老鼠肠道内的微生物转入无菌老鼠体内后，即时它们不再进食额外的食物，体重也开始增加了。研究小组进一步研究了遗传性肥胖的老鼠。接受取自肥胖老鼠体内微生物的无菌老鼠比接受普通老鼠的体重增加更多。
为了研究是否肥胖老鼠与瘦小老鼠肠道微生物有差异，华盛顿大学的研究小组采用了高科技的DNA测序技术。在普通正常体重的老鼠中，属于已知的硬壁菌门（Firmicutes）的细菌约占三分之二，剩下的由拟杆菌门（Bacteroidetes）菌构成。相反，遗传性肥胖老鼠则含更多的硬壁菌门菌，更少的拟杆菌门菌。Gordon研究小组通过对来自不同的菌落的基因进行测序分析，发现肥胖小鼠的菌落拥有更多能降解淀粉和纤维复合物的基因。换言之，肥胖小鼠体内的微生物比瘦弱老鼠的更能从肠道内容物中获得热量。
可以这样想象：肥胖老鼠的肠道菌落就像一辆高效燃油小轿车，与瘦弱老鼠菌群大量消耗汽油相比，它从食物中获得更多的能量并供给宿主。
老鼠只是老鼠。这种情况是否也适合于人类？为了研究这个问题，华盛顿大学研究小组纳入了十二名肥胖的男性和女性，给予低脂低热量饮食并随访一年。在试验开始前，这些肥胖的志愿者与作为对照的精瘦的志愿者比较肠道内含有较多的硬壁菌门菌和较少的拟杆菌门菌。当志愿者减轻体重时，他们的微生物菌落也发生了显著的变化，消耗汽油的（拟杆菌门菌）增加而提供高效能量的（硬壁菌门菌）增加。这种饮食没有关系，只是显著降低了体重才导致了这种改变。
这项工作的一个重要问题是食物的能量含量不是一个固定值。列在一箱Cheerios的说明是每杯含热量110卡路里。他们的肠道微生物群作用不同，有的人吸收得多，有的吸收得少。摄入和消耗之间每天仅仅差25卡路里（相当于半块年糕或者添一下巧克力），意味着一年相差两磅，十年相差二十磅。
这项研究更加实际地表明:改变肠道微生物群落可能是改变体重的一种方法。如果Gordon小组继续研究，也许有一天能用微生物膳食方法（包含有益微生物的膳食）逐步增加获得较少能量的微生物群，从而帮助减轻体重。
微生物膳食方法已经出现在市面上了，大部分包括乳酸杆菌，已知其具有制造酸奶酪的作用，常被用来治疗变态反应、腹泻和其它各种情况，虽然证据不充分。大公司如General Mills和食品原料供应商Danisco都正在探索微生物膳食疗法和体重控制之间的关系。
辛辛那提大学医学院肥胖研究中心主任Randy Seeley警告说，评价这种膳食微生物疗法的减肥作用为时尚早。虽然他对Gordon小组的研究印象深刻，但是认为这个结果不会产生重大的影响。当肥胖志愿者体重减轻时，他们肠道内的微生物群变成了从食物中获取较少能量的群落。Seeley说，这从生存的观点来看是不合理的，“如果我看到自己在变瘦，我的身体会对微生物群说：‘伙计，帮我一把’，从而吸收更多的能量，而非更少。”
Gordon是第一个指出微生物群是肥胖的原因或者是减轻体重的途径方法，他承认还有很多工作需要完善。即使这个研究没有成功，微生物学、分子生物学和其它学科在我们的饮食和什么导致肥胖问题上也会取得新的进展。
科学家们用了一个多世纪的时间知道了我们和大量永久的微生物菌落为邻，只是最近像Gordon等研究者才发现我们的这些邻居对我们的健康可能有意想不到的作用。作为回应，为了进一步揭示人体微生物群系，美国国立卫生院启动了人体微生物群系项目（HMP）----从基因检测开始。细菌基因测序也能帮助研究者了解保护我们健康的由微生物构成的迄今尚未知的化合物。使人体微生物群系项目具有可行性的是最近脂肪过多基因测序技术的发展。
Baylor医学院分子和人类基因学教授、该项目的参与者之一的George Weinstock说，对几个原因进行普查是重要的，“我们需要知道什么东西在那里，特别是占主要成分的有用的微生物群落，以便我们能够减少有害群落的害处。”
当人们重视肥胖的时候，Gordon将眼光投向另一个领域：营养不良的治疗。对全球成百上千万缺乏食物的饥民或者罹患肿瘤和心衰不知不觉体重减轻的患者，更有效获得能量的肠道微生物群落是有帮助的。