201506 - page 8

周后,小鼠出现进食不规律,肠道菌群破坏等症状 ;4
个月后小鼠出现了超重和脂肪量增加的情况。 将因
“ 倒时差冶 而超重小鼠的肠道菌群移植到无菌小鼠
中, 后者也出现了超重和葡萄糖耐量降低的现
象[20] 。 对小鼠进行终身节食以限制卡路里摄入后,
小鼠寿命延长,同时肠道菌群出现显著变化。 节食
小鼠肠道中有益菌如乳杆菌的含量上升, 而有害菌
含量下降,同时伴随着炎症指示物血清脂多糖结合
蛋白水平的下降[21] 。 通过对比 40 名专业橄榄球运
动员和 46 名普通志愿者的肠道菌群可发现, 运动员
的肠道微生物多样性高于普通志愿者,二者肠道菌
群结构与组成出现显著差异。 相比于普通志愿者 ,
运动员肠道菌群与蛋白质代谢及能量摄入功能的关
联性更大[22] 。 2014 年 《Nature Communication》 发表
的报道对现代狩猎采集群体 ( 坦桑尼亚的哈扎人 )
的肠道菌群开展了研究, 发现相比于现代西方饮食
人群,哈扎人肠道菌群多样性更高。 另外研究发现
哈扎人肠道中含高水平的密螺旋体菌属和较低水平
的双歧杆菌属,虽然在基于现代人群肠道微生物的
传统定义中, 这样的菌群并不 “ 健康 冶, 但哈扎人很
少患有肠道菌失衡引起的自身免疫性疾病 [23] 。
一项针对 24 名婴儿的调查表明,相比于顺产儿
童,剖腹产手术出生的儿童在出生的前两年时间里 ,
肠道中微生物菌群的多样性较低, 尤其是拟杆菌类
细菌比较低。 同时,剖腹产儿童血液中 Th1 免疫相
关趋化因子 CXCL10 及 CXCL11 含量也显著低于顺
产儿童[24] 。 一项针对 91 名孕妇的调查表明 , 从怀
孕一期(T1,13郾 84 周) 到怀孕三期 ( T3,33郾 72 周 ),
肠道菌群多样性下降,但变形菌与放线菌的丰度有
所提高,处于 T1 期孕妇的肠道菌群组成与未怀孕妇
女更相似。 将 T1 与 T3 期孕妇的肠道菌群转移至无
菌小鼠后发现,T3 期小鼠血浆内细胞因子 ( IFN - g,
IL - 2,IL - 6,及 TNF - 琢) 明显高于 T1 期小鼠;同时
T3 期鼠食量增加, 对胰岛素不敏感,体重增加明显。
研究者推论,在怀孕期间孕妇肠道菌群发生自我调
节,降低对胰岛素的敏感性,保证其摄入更多的能量
以供给自身和胚胎发育所需的营养 [25] 。 对 416 对
双胞胎肠道菌群的调查表明, 与异卵双胞胎相比,同
卵双胞胎之间的微生物丰度更为相似。 肠道菌群
中,受宿主遗传学背景影响最大的是 Christensenel鄄
laceae 菌属, 该菌在瘦志愿者体内丰度更高。 将肥
胖个体的肠道菌群导入无菌小鼠可导致小鼠肥胖,
若同时导入 Christensenellaceae 菌属则可抑制体重增
加 , 并修复肠道菌群[26] 。 另外, 2014 年 《 Nature
Communication》 上一项研究以猕猴作为动物模型,
发现母猕猴在怀孕期间的高脂饮食会影响子代猕猴
的肠道菌群 ;这种影响具有持久性,子代猕猴断乳后
的低脂饮食并不能完全恢复上述菌群改变 [27] 。
2014 年发表于《Nature》 的研究通过比较孟加拉
儿童的肠道菌群 ,发现有 24 种菌所占的比例会随着
儿童成长而改变 ,这些菌的丰度可用于预测儿童年
龄 。 同时研究者发现, 营养不良儿童肠道菌群的发
育水平低于同龄正常儿童 ,微生物种类少,多种细菌
丰度不足。 营养补充虽然可以改善儿童的体重和营
养水平 ,但肠道菌群只是暂时性出现 “ 成熟 冶, 当治
疗结束后肠道菌群多样性又开始下降。 该报道因此
推断营养不良对儿童肠道菌群造成的损伤是持续而
不可逆的[28] 。 Cobas 等人通过宏基因组学 、宏转录
组学、宏代谢组学和宏蛋白质组学分析 , 发现使用
茁鄄内酰胺类抗生素人群肠道菌群的动态变化 :应用
抗生素 6 d 后革兰氏阴性菌数目显著减少,11 d 肠
道菌群总数量和多样性均显著降低。 同时在应用抗
生素 6 d 后, 肠道菌群产生应答效应, 减缓能量代
谢 ,降低对胆酸、 胆固醇、激素和维生素的利用 ,以逃
避抗生素对菌群产生的负面影响 [29] 。 2015 年 Shog鄄
an 等发现, 在进行肠道吻合术的病人开刀处, 可分
离培养得到粪肠球菌, 该菌可降解肠组织的胶原蛋
白 ,并激活金属蛋白酶(MMP9),导致吻合口瘘 。 研
究人员还证实,在小鼠肠吻合手术中 ,若通过用抗生
素直接杀灭创口处的粪肠球菌 ,或者通过药物抑制
MMP9 的表达, 可有效防止吻合口瘘的发生[30] 。
肠道菌群还与宿主血脑屏障的发育有关 , 从出
生至成年,无菌小鼠血脑屏障通透性均高于正常小
鼠,毛细血管内皮紧密连接蛋白 occludin 和 claudin -5
表达量低于正常小鼠。 将正常小鼠肠道菌群导入无
菌小鼠后,血脑屏障通透性下降 ,而紧密连接蛋白表
达量上调 [31] 。 2013 年 《 Science》 报道 , 特殊缺陷型
雌鼠患 I 型糖尿病的概率为 85% , 而雄鼠仅为
25% ;但无菌环境下 ,两者的患病概率无显著差别 。
若将雄鼠的肠道菌群转移至雌性幼鼠, 可导致雌鼠
血液中睾丸素含量上升, 抑制胰岛炎症和自身抗体
产生,从而降低了 I 型糖尿病发病率;说明性激素和
肠道菌群均为该病发生发展过程中的重要因素 [32] 。
3摇 肠道菌群与膳食因子互作
对肠道菌群与膳食因子互作关系研究的不断深
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第 33 卷 第 6 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 陈摇 卫: 肠道菌群:膳食与健康研究的新视角