腸道菌群和糖尿病關(guān)系的研究進(jìn)展

劉易周

摘 要：腸道菌群在很大程度上影響著人體的能量吸收、代謝與轉(zhuǎn)化，糖尿病（Diabetes mellitus ，DM）是一種常見的由糖代謝異常導(dǎo)致的疾病。近年來越來越多的研究證實(shí)了腸道菌群和糖尿病發(fā)病的關(guān)系，本文主要從糖尿病患者腸道菌群的改變、腸道菌群促進(jìn)糖尿病發(fā)病的機(jī)理以及改變腸道菌群對于糖尿病的治療作用三個(gè)方面進(jìn)行闡述。

關(guān)鍵詞：腸道菌群;糖尿病;作用機(jī)理;治療

中圖分類號：R587.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）06-0188-02

腸道菌群是人體腸道微生物的總稱，由超過10萬億個(gè)細(xì)菌組成，包括雙歧桿菌屬、酵母菌屬、類桿菌屬等種類，攜帶的基因量超過人類自身，具有合成維生素、蛋白質(zhì)，提高免疫功能等作用，腸道菌群直接影響腸道的營養(yǎng)吸收功能[1]。研究表明，腸道菌群還在人體的免疫功能、機(jī)體發(fā)育甚至情感變化等方面都起著極其重要的作用[2]。糖尿病是近年來對人們身體健康造成嚴(yán)重威脅的疾病之一，糖尿病會影響患者的糖、脂代謝，嚴(yán)重影響腎功能。我國糖尿病發(fā)病率較高，由于我國患者的健康意識較差，血糖控制情況并不十分理想。糖尿病的發(fā)病機(jī)制尚不清楚，有研究顯示，腸道菌群和糖尿病的發(fā)病有一定關(guān)系，接下來我們將對腸道菌群在糖尿病發(fā)病中的作用進(jìn)行簡要的闡述。

1 DM患者腸道菌群的變化

DM作為一種全身性的疾病，對機(jī)體各個(gè)系統(tǒng)都有一定的影響，也受到機(jī)體其它系統(tǒng)功能狀態(tài)的影響。正常情況下，腸道菌群幫助機(jī)體消化、吸收營養(yǎng)物質(zhì)，參與短鏈脂肪酸、膽汁酸代謝的調(diào)節(jié)，維持腸道正常的生理功能[3]。當(dāng)腸道菌群出現(xiàn)紊亂時(shí)，益生菌減少，所參與的短鏈脂肪酸和膽汁酸代謝出現(xiàn)紊亂，從而導(dǎo)致糖尿病的發(fā)生與發(fā)展[4]。研究發(fā)現(xiàn)DM患者其腸道菌群也發(fā)生了明顯的改變：肖黨生[5]等人采用光岡法對DM患者、服用降糖藥治療的患者以及正常健康志愿者的糞便進(jìn)行檢測后發(fā)現(xiàn)這三組研究對象其腸道菌群明顯不同。其中腸桿菌、腸球菌、酵母菌和乳酸桿菌等在糖尿病患者、口服降糖藥患者以及健康人糞便中的數(shù)量逐漸下降，而雙歧桿菌則逐漸上升。該實(shí)驗(yàn)不僅表明三組人群糞便中腸道菌群比例不同，并且這種比例具有一定的規(guī)律，對這種下降或上升規(guī)律的研究或可揭示腸道菌群在DM發(fā)病中的作用。隨著腸道菌群測序技術(shù)的發(fā)展，研究者們得以發(fā)現(xiàn)糞便中豐度相對較低、之前研究較少的細(xì)菌在DM患者與健康志愿者之間的差異。這些細(xì)菌主要包括羅斯氏菌、擬桿菌屬、普雷沃氏菌、假丁酸弧菌等。羅斯氏菌通過無氧呼吸發(fā)酵包括木糖、半乳糖、葡萄糖、淀粉和糖原等碳水化合物而產(chǎn)生丁酸。羅斯氏菌具有降低血糖，控制肥胖癥患者體重上升的功能，可以用于肥胖癥的治療和控制。普雷沃氏菌具有治療肥胖、2型糖尿病、心血管疾病、炎性腸病的功能。雙歧桿菌代謝產(chǎn)生的乙酸和乳酸能調(diào)節(jié)腸道pH，增加腸道對蛋白質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)吸收效率[6]。盡管我們在糖尿病的患者體內(nèi)觀察到了這些細(xì)菌數(shù)量的改變，但是我們目前尚不清楚這些變化是否和糖尿病的發(fā)病直接相關(guān)或者是通過影響其他菌群的變化而間接影響糖尿病的發(fā)病。

2 腸道菌群的改變促進(jìn)DM發(fā)生

腸道菌群不僅可以影響糖類、脂質(zhì)的吸收，參與機(jī)體的代謝活動，還可以通過局部的免疫作用引起機(jī)體炎癥狀態(tài)，健康的腸道菌群對于維持機(jī)體的正常糖代謝具有重要作用，腸道菌群改變時(shí)可以通過一系列作用導(dǎo)致機(jī)體出現(xiàn)胰島素抵抗或者是血糖調(diào)節(jié)紊亂促進(jìn)DM發(fā)生。Alexandra E[7]發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)動物在生命早期長期使用抗生素時(shí)，其腸道內(nèi)菌群的豐度明顯降低。同時(shí)實(shí)驗(yàn)組糖尿病發(fā)生率約為53%，明顯高于對照組26%的發(fā)生率。與此同時(shí)這些在生命早期接受抗生素治療的老鼠的胰島炎發(fā)生率也增加。Sophie[8]等人的研究表明，混合使用抗生素會對腸道菌群造成毀滅性影響，使用單一的抗生素也會大幅減少特定種類的微生物數(shù)量，而這些細(xì)胞的缺失可以引發(fā)免疫系統(tǒng)紊亂，如產(chǎn)生IL-17細(xì)胞的缺失，可以引發(fā)1型糖尿病。江育才[9]對DM患者腸道菌群和體內(nèi)炎癥水平之間關(guān)系的評估發(fā)現(xiàn)，隨著DM患者菌群的失調(diào)，患者體內(nèi)的IL-2水平也逐漸降低，這意味著腸道菌群的改變和體內(nèi)免疫功能下降有關(guān)，免疫功能的下降可促進(jìn)機(jī)體炎癥的發(fā)生導(dǎo)致胰島素抵抗。

3 改變腸道菌群對于DM的治療作用

如上文所提到的，DM患者其腸道菌群相比于正常人有明顯的改變，因此為了進(jìn)一步證實(shí)菌群的變化和DM的發(fā)生有關(guān)，研究者們通過一系列實(shí)驗(yàn)恢復(fù)DM患者腸道菌群的穩(wěn)態(tài)，這些研究大多證實(shí)了對異常菌群的調(diào)整有助于改善DM患者的病情。將正常動物的糞便灌入2型糖尿病動物體內(nèi)后發(fā)現(xiàn)后者血漿內(nèi)胰島素水平和葡萄糖攝入水平均有所提升[10]，這項(xiàng)研究為通過改善腸道菌群治療DM開創(chuàng)了先河。益生菌常用來改善腸道菌群結(jié)構(gòu)，李麗[11]等人將超重2型糖尿病患者分為了單純飲食指導(dǎo)和在飲食指導(dǎo)基礎(chǔ)上加用益生菌兩組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，補(bǔ)充了羅伊氏乳桿菌、鼠李糖乳桿菌、乳雙歧桿菌等益生菌的患者其空腹血糖水平、三酰甘油水平明顯下降，補(bǔ)充益生菌對于DM的治療具有一定效果。Renata A[12]等人通過高脂、高糖飲食構(gòu)建胰島素抵抗模型，對這些動物模型進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)鼠其腸道菌群改變的同時(shí)，腸道黏膜通透性增加，脂多糖吸收增加，同時(shí)血液內(nèi)的炎癥因子TNF-α、IL-6的水平也明顯升高，這意味著實(shí)驗(yàn)動物體內(nèi)存在著一定程度的炎癥狀態(tài)，這種炎癥狀態(tài)和實(shí)驗(yàn)動物的胰島素抵抗具有一定關(guān)系。而對其補(bǔ)充益生菌后發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)動物腸道內(nèi)的厚壁菌和放線菌的豐度明顯增加，而擬桿菌水平下降。對炎癥水平的檢測發(fā)現(xiàn)TNF-α、IL-6水平下降，同時(shí)巨噬細(xì)胞由M1分化為主轉(zhuǎn)為M2為主。該研究說明了補(bǔ)充益生菌可能通過抑制體內(nèi)炎癥水平、改善胰島素抵抗來治療DM。改變腸道菌群的手段除了補(bǔ)充益生菌之外，還可以針對性地選擇相關(guān)抗生素來改變患者腸道內(nèi)的菌群。Deepak K[13]等人應(yīng)用萬古霉素和頭孢他啶飼喂小鼠后發(fā)現(xiàn)兩組小鼠體重下降程度有明顯差異。萬古霉素主要是針對腸道內(nèi)的革蘭氏陽性菌，而頭孢他啶則主要是殺滅腸道內(nèi)的革蘭氏陰性菌，兩種抗生素的主要抗菌譜不同，避免了混雜的菌種對機(jī)體的共同作用。研究發(fā)現(xiàn)應(yīng)用萬古霉素組小鼠體重?zé)o明顯下降，血糖水平也沒有很好的控制。而應(yīng)用頭孢他啶組小鼠體重下降較為明顯同時(shí)血糖水平也控制較好，并且頭孢他啶的這種作用具有一定的劑量依賴性。這項(xiàng)巧妙的研究證實(shí)了抗生素可以通過減少腸道異常菌群的豐度改善DM患者的血糖水平，為臨床上研究新型治療手段提供了思路。

4 結(jié)語

腸道菌群是目前的研究熱點(diǎn)之一，腸道菌群和多種疾病的發(fā)病都存在聯(lián)系，其和代謝性疾病的關(guān)系更為受人矚目。糖尿病是一種常見的代謝相關(guān)疾病。糖尿病患者腸道中的益生菌，如雙歧桿菌、羅斯氏菌等菌種數(shù)量減少，而擬桿菌等菌種數(shù)量上升。腸道菌群的代謝產(chǎn)物影響人體腸道對糖類脂類等營養(yǎng)物質(zhì)的吸收，或通過局部的免疫反應(yīng)使機(jī)體處于炎癥狀態(tài)而影響胰島功能，促進(jìn)糖尿病的發(fā)生和發(fā)展。補(bǔ)充益生菌或使用抗生素都可以改變患者腸道菌群，從而對糖尿病起到一定的治療作用。然而，這些數(shù)量變化的菌類影響糖尿病發(fā)病以及補(bǔ)充益生菌對于糖尿病治療作用的具體機(jī)理尚不清楚，需要進(jìn)一步的研究來闡釋。

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