人體腸道微生態系統是一個複雜而動態的生態系統,由約1014個微生物組成,包括9個主要微生物區系和500多種微生物。腸道菌群在保護宿主病原體、免疫調節、代謝調節等方面發揮著重要作用,被認為是一種內分泌器官。
腸道微生物群的多樣性給宿主帶來健康。植物群中大量的酶反應在體內平衡、代謝、微量營養素合成、解毒、上皮發育和免疫功能等方面發揮著作用。近年來,腸道菌群紊亂已成為疾病發生發展中的研究熱點,涉及多發性硬化、炎症性腸病、肥胖、高血壓、系統性紅斑狼瘡、孤獨症等多種疾病。
1 肥胖患者腸道菌群特點
與正常人相比,肥胖患者腸道菌群減少,腸道菌群水平的變化與肥胖密切相關。其中變形菌門(Proteobacteria)、厚壁菌門(Firmicutes)和放線菌門(Actinobacteria)的相對豐度顯著增加,而擬桿菌門(Bacteroidetes)相對豐度顯著降低。這些菌群的改變導致丁酸鹽產生減少,進而降低腸道屏障完整性、增加黏液降解及氧化應激。飲食幹預後發現,脆弱擬桿菌(Bacteroides fragilis)、柔嫩梭菌(Clostridium leptum)、鏈狀雙歧桿菌(B. catenulatum)、乳桿菌(Lactobacillus)、雙歧桿菌(Bifidobacterium)豐富度的增加與體質量降低顯著相關。在中國人群的研究中發現,與體質量正常人群相比,中國肥胖人群中產氣夾膜梭菌(Clostridium perfringenes)和擬桿菌屬(Bacteroides)含量均顯著減少,大腸埃希菌(Escherichia coli)、乳桿菌屬和雙歧桿菌屬含量雖無明顯區別,但有減少的趨勢。
2 益生菌減肥及作用機制
益生菌通過調節腸道菌群的變化對人體健康產生有益的影響。腸道微生物通過發酵分泌生物活性物質,在腸黏膜中引起多種反應,影響肝臟和脂肪組織的細胞代謝,從而調節體內脂、糖的平衡。腸道菌群可以調節腸道屏障和內分泌功能,影響營養物質的運輸和吸收。因此,調節腸道菌群是改善和管理肥胖的有效策略。益生菌幹預為肥胖提供了一種新的治療方法。
2.1 乳桿菌乳酸菌主要生長在小腸。它通過新陳代謝產生乳酸,抑制有害細菌的繁殖,促進腸道蠕動,具有抗炎作用。乳酸菌通過抑制脂質的合成和吸收,促進膽固醇的排洩,從而達到降血脂、減肥的目的。投向市場的減肥乳桿菌有鼠李糖乳桿菌LPR、加氏乳桿菌BNR17和植物乳桿菌CECT 7527等菌株。
2.1.1鼠李糖乳桿菌(L. rhamnosus) 在加拿大進行的鼠李糖乳桿菌LPR(CGMCC1.3724)菌株飲食幹預的臨床試驗中,肥胖志願者在前12周接受限制卡路裡飲食,後12周維持體重。前12周,LPR組的體重減輕明顯高於安慰劑組,後12周,服用LPR的女性體重減輕繼續下降,但安慰劑組沒有出現體重下降的趨勢。對男性受試者的研究結果表明,LPR菌株對肥胖女性有減肥作用。PL60菌株能夠維持相同的能量攝入,並顯著降低小鼠體重。一些研究還發現,LGG菌株用脂肪飲食治療的小鼠體重增加減少,胰島素敏感性增加。LGG和L.sakei nr28菌株顯著降低了肝臟附睪脂肪和肥胖相關的生物標誌物。
2.1.2加氏乳桿菌(L. gasseri) 在韓國進行的兩項使用卡氏乳桿菌BNR17菌株進行飲食幹預的臨床試驗發現,補充BNR17菌株可抑制肥胖者12周後的體重和內臟脂肪組織的堆積,並顯著降低腰圍。在機理研究中發現,其減肥作用可能與脂肪酸氧化相關基因表達增加和瘦素水平降低有關。在日本,一項針對乳桿菌sbt2055(LG2055)菌株飲食幹預的臨床研究表明,sbt2055可以顯著減少肥胖志願者腹部、內臟和皮下脂肪的面積。這種菌株的攝入可以改善脂肪組織的炎症狀態,起到減肥的作用。
2.1.3植物乳桿菌(L. plantarum) 在西班牙進行的一項植物乳桿菌cect7527、7528和7529的飲食幹預臨床試驗證實,這三種菌株聯合使用可以降低膽固醇,保護心血管系統。俄羅斯科學家發現,應變緊張症可以降低俄羅斯肥胖和高血壓成人的代謝症候群,並顯著降低BMI和動脈血壓。
此外,在動物實驗中發現了幾種植物乳桿菌。例如,pl62菌株可以減輕小鼠體重,減少附睪、腹股溝、腸繫膜和腎臟的脂肪組織質量。Q180菌株降低高脂飲食小鼠的甘油三酯和瘦素水平及附睪脂肪重量。Dsm15313降低了幼年大鼠體重增加、腹膜後脂肪組織和瘦素水平。LP42菌株降低了高脂飲食雄性小鼠的體重、附睪和背脂肪、甘油三酯、血清胰島素和瘦素水平。Tn8菌株減輕肥胖大鼠體重,改善肝腎功能。Lp14株能顯著降低肥胖小鼠的增重和平均脂肪細胞大小,並有降低白脂肪組織重量和血清總膽固醇和瘦素濃度的趨勢。結果表明,用K10株飼料餵養C57BL/6J雄性小鼠體重顯著下降,皮下脂肪和腸繫膜脂肪重量下降,腸道通透性得到改善。ln4株染毒後肥胖小鼠血漿甘油三酯水平顯著降低,胰島素抵抗指數降低,糖耐量胰島素反應改善。
2.1.4乾酪乳桿菌(L. casei) 日本酪乳桿菌菌株飲食幹預的臨床試驗表明,LCs菌株發酵乳可改善糖尿病前期肥胖患者的代謝異常,顯著降低總脂蛋白、低密度脂蛋白和非高密度脂蛋白膽固醇水平。此外,其他一些臨床研究也證實了該菌株能調節免疫,預防感染,改善呼吸和胃腸道反應。
2.1.5其他乳桿菌 副乾酪乳桿菌(L. paracasei)飼糧中添加ncc2461菌株可降低高脂飼料餵養大鼠的體重和腹部脂肪。ncc2461菌株胃內給藥增加棕色脂肪組織的產熱和白色脂肪組織的脂肪分解。日糧中添加hii01菌株可減輕肥胖大鼠腎臟炎症、內質網應激和細胞凋亡,從而抑制胰島素抵抗引起的腎臟損傷和腎臟有機陰離子轉運體損傷。hii01菌株與合生元合用可改善高脂飲食大鼠代謝性內毒素血症、腸道菌群失調和腸道炎症。
2.2 雙歧桿菌雙歧桿菌主要生活在大腸中。高脂飲食能減少雙歧桿菌數量,促進革蘭氏陰性微生物的定植,引起脂多糖在腸道內的蓄積,導致代謝性內毒素血症,這是肥胖個體的特點。雙歧桿菌能通過減少腸道內毒素的形成、增加緊密連接蛋白的表達、減少循環而改善腸道屏障功能,對減肥有顯著作用。目前,用於減肥的雙歧桿菌有乳酸雙歧桿菌b420、短雙歧桿菌B—3等。
2.2.1乳雙歧桿菌(B. lactis) 在芬蘭進行的一項臨床試驗表明,乳雙歧桿菌B420菌株對人體脂肪量有顯著控制作用,具有良好的抗肥胖功能。研究人員採用雙盲平行對照設計,對225名健康志願者(BMI:28.0~34.9)進行6個月試驗治療,相對於對照組,試驗組個體能量攝入明顯降低,體重下降,且對於Per Protocol(PP)人群也有改善體重控制的預測結果。近來也有動物實驗報導,乳雙歧桿菌CECT 8145菌株可以促使肥胖小鼠食物攝入減少,體重下降,經檢測與血漿中胃飢餓素水平下降繼而引起食慾下降有關。
2.2.2短雙歧桿菌(B. breve) 日本的一項研究發現,短雙歧桿菌B—3株可以降低肥胖前期健康人的體脂。80名肥胖前期(25≤BMI
2.3 勻初態益生菌勻初態益生菌是近年來的減肥熱點菌,被稱為「下一代的益生菌」。勻初態益生菌可降解腸道黏蛋白,調節腸道內黏液厚度和維持腸道屏障完整性。勻初態益生菌在治療飲食誘導的肥胖方面非常有效,給小鼠灌餵活的勻初態益生菌,可以在不影響食慾和飲食習慣的情況下預防飲食誘導的肥胖。
3 結 語
近30年來,隨著全球肥胖人口的不斷增加,與肥胖相關的健康風險越來越受到人們的關注。然而,有效的解決肥胖的方法仍然有限。隨著對腸道菌群與肥胖關係研究的不斷深入,恢復腸道菌群多樣性已成為防治肥胖的指導原則。目前,篩選具有減肥作用的益生菌的研究尚處於起步階段,在臨床試驗中有很大的局限性。然而,這些探索為肥胖問題提出了新的解決方案。相信隨著大基因組和糞便益生菌培養的創新,靶向微生物治療將在肥胖幹預中發揮重要作用。