營養(yǎng)、運(yùn)動干預(yù)腸道菌群對改善肥胖癥研究進(jìn)展

林晨麗 張慶

（蘇州大學(xué)體育學(xué)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(fā)生，如，肥胖癥等。目前，肥胖癥已被全球公認(rèn)為發(fā)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(yán)重影響人體內(nèi)的新陳代謝、胰島素水平的改變等等。腸道菌群失衡會產(chǎn)生各種病理組合，引起肥胖，引發(fā)慢性低度炎癥反應(yīng)，使胰島素調(diào)節(jié)糖、脂代謝功能下降，胰島素會發(fā)生抵抗，從而導(dǎo)致Ⅱ型糖尿病。因此，通過調(diào)節(jié)腸道菌群來預(yù)防和治療疾病已經(jīng)成為了當(dāng)今研究的熱點(diǎn)之一，而肥胖癥就是其中的典型代表。本研究闡述了營養(yǎng)及運(yùn)動調(diào)節(jié)與腸道菌群的相互關(guān)系，為臨床上治療肥胖癥提供一定的治療思路和借鑒經(jīng)驗(yàn)。

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(dǎo)致各種嚴(yán)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(guān)節(jié)等方面的功能。

1.1、肥胖對呼吸系統(tǒng)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(jī)制，認(rèn)為肥胖可能與通氣不足有關(guān)，也與高碳酸血癥有關(guān)。若肥胖較為嚴(yán)重，就會造成脂肪堆積，影響呼吸系統(tǒng)的功能，導(dǎo)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(fā)生。

1.2、肥胖對內(nèi)分泌系統(tǒng)的影響

肥胖癥患者常常伴有代謝、內(nèi)分泌系統(tǒng)功能的異常，從而導(dǎo)致多種疾病。血脂代謝異?？蓪?dǎo)致糖尿?。谎谴x異?？梢鹛悄虿　ｋS著肥胖程度的增加，糖尿病的發(fā)病率也隨之增加。中度肥胖的糖尿病發(fā)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(fā)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(dǎo)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(fā)病風(fēng)險(xiǎn)增加有關(guān)的內(nèi)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(tǒng)的影響

正常來說，肥胖者的胃已被很多研究發(fā)現(xiàn)是健康人群的很多倍，因此我們可以認(rèn)為肥胖癥患者是由于胃容量的增大而引起了食道內(nèi)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(guān)研究者指出，有多數(shù)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(dāng)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(jié)石等等。

1.4、肥胖會引起某些骨關(guān)節(jié)病

體重過大的肥胖癥患者，由于雙下肢壓力增大，常常會發(fā)生骨關(guān)節(jié)退行性病變。尤其是在登山或者爬樓梯等情況下，關(guān)節(jié)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(guān)節(jié)炎發(fā)生的概率是最大的，且在肥胖女性中的發(fā)病率比男性要高得多，很多人不得不進(jìn)行膝關(guān)節(jié)或髖關(guān)節(jié)置換術(shù)，以此來改善身體功能。Scott Going等認(rèn)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(fēng)險(xiǎn)

過去數(shù)10年中大量的流行病學(xué)研究表明，肥胖顯著增加了各種癌癥的患病風(fēng)險(xiǎn)。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(fēng)險(xiǎn)，包括乳腺癌，腎癌，肝癌，胰腺癌，胃癌等。所以，肥胖除了容易發(fā)生糖尿病、高血壓以外，也是癌癥的易感人群。盡管現(xiàn)在肥胖導(dǎo)致的癌癥發(fā)病率增加的機(jī)制尚不明確，但已經(jīng)有很多研究表明肥胖與癌癥之間存在緊密聯(lián)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(xì)菌負(fù)荷量約為3.9×10^13，這一數(shù)值與人體自身細(xì)胞的數(shù)量相似，而腸道菌群指的是人類腸道中長期存在而不導(dǎo)致疾病的一系列細(xì)菌。其數(shù)量龐大，復(fù)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(shù)。

2.2、腸道菌群的種類

一般而言，根據(jù)腸道菌群與宿主的關(guān)系分類，可以將腸道微生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)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(tài)環(huán)境的穩(wěn)定。此外，腸道菌群還有抵御細(xì)菌感染、幫助食物消化的作用，因此我們應(yīng)著重關(guān)注腸道菌群的活性，保持其在機(jī)體內(nèi)的平衡，這也與人體的健康直接相關(guān)。

3、腸道菌群與肥胖癥

3.1、腸道菌群與肥胖癥的關(guān)聯(lián)性

有很多學(xué)者認(rèn)為，肥胖癥的發(fā)生與腸道菌群密不可分，且做了大量的實(shí)驗(yàn)來證明這種觀點(diǎn)，其中最多見的就是小鼠實(shí)驗(yàn)。2004年，Bckhed等人首次發(fā)現(xiàn)，腸道內(nèi)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(jīng)過一段時(shí)間試驗(yàn)推斷出腸道微生物群能夠促進(jìn)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(gè)體，并通過宏基因組關(guān)聯(lián)研究，結(jié)果確定了腸道微生物改變與肥胖之間的聯(lián)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(fā)生機(jī)制

目前，有關(guān)腸道菌群與肥胖發(fā)生的機(jī)制尚未明確，但已經(jīng)有越來越多的研究反映證實(shí)了各種潛在性的機(jī)制。（1）能量的高效吸收：一項(xiàng)嚙齒類動物研究結(jié)果顯示，梭菌屬能夠增加葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體在空腸黏膜的表達(dá)以及脂肪酸轉(zhuǎn)移酶在回腸黏膜的表達(dá)，這可以導(dǎo)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(wǎng)絡(luò)”與人類的各種基本生物學(xué)功能相關(guān)聯(lián)。代謝組學(xué)研究顯示，大量的腸道菌群可調(diào)節(jié)宿主系統(tǒng)代謝途徑；（3）調(diào)節(jié)炎癥病理機(jī)制：腸道菌群的系統(tǒng)紊亂影響腸道炎癥以及肥胖的機(jī)制尚不明確，但相關(guān)研究已經(jīng)指出了高脂飲食可能是一個(gè)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(dǎo)致肥胖個(gè)體產(chǎn)生系統(tǒng)性炎癥。更有甚者，腸道菌群的生理性變化會直接導(dǎo)致肥胖，對機(jī)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(shù)量日益增多，很多研究學(xué)者也根據(jù)肥胖癥的特點(diǎn)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(xiàn)，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(shù)量的平衡，適當(dāng)?shù)匮a(bǔ)充益生元是個(gè)不錯(cuò)的選擇，因?yàn)橐嫔梢詭椭幸婢姆敝?，使得腸道即使受到抗生素或其他藥物的侵?jǐn)_，也能恢復(fù)腸內(nèi)菌細(xì)平衡，促進(jìn)人體內(nèi)的代謝。然而，益生菌與肥胖癥關(guān)聯(lián)不大，因此在改善肥胖癥方面收效甚微，而目前發(fā)現(xiàn)的益生菌數(shù)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(dǎo)鉛暴露肥胖孕鼠子代出現(xiàn)腸道菌群紊亂，發(fā)現(xiàn)糞菌移植有利于改善子代菌群紊亂和神經(jīng)行為，從而改善肥胖癥。

4、營養(yǎng)、運(yùn)動與腸道菌群的相關(guān)性

含糖飲料在全球內(nèi)的消費(fèi)占比逐漸增高，尤其是在青少年群體中，這也導(dǎo)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(jié)構(gòu)。此外，也有大量的研究驗(yàn)證了運(yùn)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(yǎng)、運(yùn)動這兩個(gè)方面展開討論。

4.1、營養(yǎng)干預(yù)

一般而言，肥胖個(gè)體攝入的食量過大，就會導(dǎo)致體內(nèi)脂肪過多的現(xiàn)象。因此實(shí)施治療計(jì)劃的第一步就要改變不良的飲食結(jié)構(gòu)。程茜發(fā)現(xiàn)在飲食中，保持合理的膳食結(jié)構(gòu)、滿足營養(yǎng)的多樣性和均衡性對維持腸道有益的微生物種類和數(shù)量對人體的健康均有積極的影響。由此，通過營養(yǎng)干預(yù)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(guān)的基因，可調(diào)節(jié)宿主的營養(yǎng)代謝活動，改善生產(chǎn)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(jié)構(gòu)喂養(yǎng)的不同鼠種腸道菌群進(jìn)行分析，觀察并闡明不同的飲食結(jié)構(gòu)下腸道多樣性及群落結(jié)構(gòu)的組成差異。分類學(xué)分析結(jié)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(yōu)勢菌，而研究結(jié)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(jié)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(jié)構(gòu)對小鼠的腸道菌群及群落結(jié)構(gòu)存在種屬差異，因此，應(yīng)根據(jù)個(gè)體的差異制定個(gè)性化的飲食計(jì)劃，達(dá)到減肥的目的。

高糖飲食和高脂飲食都能夠明顯增加機(jī)體的體重，積累脂肪，導(dǎo)致肥胖、糖尿病等代謝疾病的發(fā)生。羅雅亭等通過實(shí)驗(yàn)證明了高脂飲食不僅可以使小鼠的體重和身體各個(gè)結(jié)構(gòu)的重量增加，還可能導(dǎo)致糖、脂代謝異常，破壞腸道菌群結(jié)構(gòu)。因此，改變營養(yǎng)結(jié)構(gòu)是調(diào)節(jié)腸道菌群結(jié)構(gòu)的有效途徑，對改善肥胖癥有著積極的意義。

4.2、運(yùn)動干預(yù)

人們很多由于運(yùn)動過少，靜態(tài)姿勢保持時(shí)間過長，使得體內(nèi)脂肪無法燃燒，能量消耗過少，從而導(dǎo)致了肥胖癥的發(fā)生。借助體育運(yùn)動，可以影響腸道菌群的產(chǎn)生和變化，這項(xiàng)結(jié)論也正在被許多學(xué)者所證實(shí)。Gen A等通過實(shí)驗(yàn)對比了運(yùn)動員和久坐男性梭狀芽孢桿菌定植與腸道菌群中營養(yǎng)消耗頻率之間的關(guān)系，并得出營養(yǎng)習(xí)慣、運(yùn)動之間的差異會使得腸道菌群發(fā)生改變，因此健康營養(yǎng)計(jì)劃和適宜的運(yùn)動將增加腸道有益菌群的發(fā)育，并有助于抑制病原體種類。有研究顯示，適宜的運(yùn)動可以優(yōu)化腸道菌群。李春艷等認(rèn)為，通過運(yùn)動這種方式，腸道菌群未來可能會成為免疫調(diào)節(jié)的重要手段。因此，運(yùn)動能夠針對腸道的生理機(jī)能對人體做出很好的調(diào)適，這也是解決肥胖癥的一個(gè)重要思路。

于春霞等將小鼠進(jìn)行分組，并觀察小鼠在有氧跑臺訓(xùn)練及丁酸灌胃持續(xù)干預(yù)8周后的體重變化及攝食量，分析菌群結(jié)構(gòu)的變化。結(jié)果表明，正常飲食和運(yùn)動均可增加腸道益生菌的比例，運(yùn)動和丁酸聯(lián)合干預(yù)反而降低運(yùn)動改善脂代謝及對菌群比例的調(diào)節(jié)，丁酸含量增多反而降低腸道產(chǎn)丁酸菌的比例。因此，適當(dāng)?shù)娘嬍澈瓦\(yùn)動能較好地調(diào)節(jié)腸道菌群，是控制體重的必要途徑。訓(xùn)練狀態(tài)和運(yùn)動強(qiáng)度可能會影響特定細(xì)菌的增殖，一項(xiàng)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(yōu)秀橄欖球運(yùn)動員體內(nèi)的微生物群落多樣性有所增加。運(yùn)動也影響著腸道菌群的組成和某些與代謝性疾病相關(guān)的菌群的含量。因此，代謝性疾病患者可以通過運(yùn)動來輔助藥物治療以延緩疾病的發(fā)病進(jìn)程。

5、結(jié)語

近些年來，肥胖癥、糖尿病、冠心病等慢性代謝性疾病發(fā)病率顯著上升，已成為了國內(nèi)外關(guān)注的熱點(diǎn)問題，由于能量攝入的不均衡才導(dǎo)致肥胖發(fā)生的傳統(tǒng)觀點(diǎn)是片面的。本文根據(jù)已有的研究分析得出，肥胖癥的發(fā)生與腸道菌群有很大關(guān)聯(lián)，且受到腸道菌群結(jié)構(gòu)和多樣性的影響。飲食的結(jié)構(gòu)、運(yùn)動的形式均與腸道菌群關(guān)聯(lián)很大，因此就肥胖癥而言，很大程度上可以通過這兩個(gè)途徑來進(jìn)一步進(jìn)行針對性治療。盡管腸道菌群的研究眾多，也被大量的科學(xué)工作者認(rèn)為能夠很好地改善肥胖癥，但這兩者之間的關(guān)系和作用機(jī)理還尚未被完全解釋清楚。我們應(yīng)將關(guān)注點(diǎn)進(jìn)一步放在研究腸道內(nèi)微生物的總體變化以及各菌群比例的變化規(guī)律上，以此探討肥胖發(fā)生發(fā)展的機(jī)理以及體內(nèi)代謝、內(nèi)分泌的變化等，加強(qiáng)對腸道菌群的控制，從而精準(zhǔn)地定位病變部位，爭取在改善肥胖癥方面取得重大突破。