营养、运动干预肠道菌群对改善肥胖症研究进展

林晨丽 张庆

（苏州大学体育学院 江苏 苏州 215021）

前言

人民的生活水平越来越高，很多疾病也随之发生，如，肥胖症等。目前，肥胖症已被全球公认为发病率最高的疾病之一，给人们的生活带来了很多不良的影响。有大量的研究证明，肠道菌群活性的改变会严重影响人体内的新陈代谢、胰岛素水平的改变等等。肠道菌群失衡会产生各种病理组合，引起肥胖，引发慢性低度炎症反应，使胰岛素调节糖、脂代谢功能下降，胰岛素会发生抵抗，从而导致Ⅱ型糖尿病。因此，通过调节肠道菌群来预防和治疗疾病已经成为了当今研究的热点之一，而肥胖症就是其中的典型代表。本研究阐述了营养及运动调节与肠道菌群的相互关系，为临床上治疗肥胖症提供一定的治疗思路和借鉴经验。

1、肥胖症的危害

肥胖症（Obesity）是一种以体脂过多积累和（或）分布异常为特征的慢性代谢性疾病。肥胖症的患者容易导致各种严重的疾病，并且会使患者行动受限，损害患者在呼吸、消化以及关节等方面的功能。

1.1、肥胖对呼吸系统的影响

Grassi·L等人通过讨论腹部脂肪如何影响气道管理以及自主呼吸和人工通气期间的呼吸机制，认为肥胖可能与通气不足有关，也与高碳酸血症有关。若肥胖较为严重，就会造成脂肪堆积，影响呼吸系统的功能，导致限制性通气障碍，造成肥胖不足通气综合症、哮喘等疾病的发生。

1.2、肥胖对内分泌系统的影响

肥胖症患者常常伴有代谢、内分泌系统功能的异常，从而导致多种疾病。血脂代谢异常可导致糖尿病；血糖代谢异常可引起糖尿病。随着肥胖程度的增加，糖尿病的发病率也随之增加。中度肥胖的糖尿病发病率约为正常人的4倍，而极度肥胖者的糖尿病患病率高于正常人30倍。随着糖尿病患病率的增加，糖尿病大小血管并发症，像心肌梗死、脑卒中、尿毒症等引起的死亡率也随之上升。儿童单纯性肥胖症可导致血脂异常，动脉粥样硬化，葡萄糖代谢异常等代谢综合症，以及与发病风险增加有关的内皮功能障碍，动脉粥样硬化和心血管疾病。

1.3、肥胖对消化系统的影响

正常来说，肥胖者的胃已被很多研究发现是健康人群的很多倍，因此我们可以认为肥胖症患者是由于胃容量的增大而引起了食道内压力的升高，而酒精性脂肪肝是肥胖患者常常伴随的疾病。相关研究者指出，有多数的肥胖重症患者被检查出脂肪肝、肝硬化等，而在糖尿病患者中更为多见。当然，肥胖还会引起许多其他消化方面的疾病，如，胃食管反流、胆结石等等。

1.4、肥胖会引起某些骨关节病

体重过大的肥胖症患者，由于双下肢压力增大，常常会发生骨关节退行性病变。尤其是在登山或者爬楼梯等情况下，关节表面很容易受到挤压，从而造成不可逆性损伤，引起疼痛。其中骨性关节炎发生的概率是最大的，且在肥胖女性中的发病率比男性要高得多，很多人不得不进行膝关节或髋关节置换术，以此来改善身体功能。Scott Going等认为，降体重对骨骼健康存在潜在危害。因此，保持适宜的体重是很有必要的。

1.5、肥胖会增加某些癌症的患病风险

过去数10年中大量的流行病学研究表明，肥胖显著增加了各种癌症的患病风险。肥胖者容易患癌症的原因主要是由于很多患者都存在高胰岛素血症和高脂血症等，且往往伴随着免疫力的下降。肥胖会增加10多种癌症的风险，包括乳腺癌，肾癌，肝癌，胰腺癌，胃癌等。所以，肥胖除了容易发生糖尿病、高血压以外，也是癌症的易感人群。尽管现在肥胖导致的癌症发病率增加的机制尚不明确，但已经有很多研究表明肥胖与癌症之间存在紧密联系。

2、肠道菌群

2.1、肠道菌群的定义及组成

肠道是人体迄今为止微生物定植最多的部位，细菌负荷量约为3.9×10^13，这一数值与人体自身细胞的数量相似，而肠道菌群指的是人类肠道中长期存在而不导致疾病的一系列细菌。其数量庞大，复杂程度不亚于我们的大脑，故有第二大脑之称。主要是由拟杆菌门、厚壁菌门、变形菌门和放线菌门等部分组成，而厚壁菌门则占了绝大多数。

2.2、肠道菌群的种类

一般而言，根据肠道菌群与宿主的关系分类，可以将肠道微生态系统内的菌群归类为有益菌、有害菌和条件致病菌3种菌群，并在一定条件下彼此制约、相辅相成，共同维持着肠道生态环境的稳定。此外，肠道菌群还有抵御细菌感染、帮助食物消化的作用，因此我们应着重关注肠道菌群的活性，保持其在机体内的平衡，这也与人体的健康直接相关。

3、肠道菌群与肥胖症

3.1、肠道菌群与肥胖症的关联性

有很多学者认为，肥胖症的发生与肠道菌群密不可分，且做了大量的实验来证明这种观点，其中最多见的就是小鼠实验。2004年，Bckhed等人首次发现，肠道内具有正常微生物群的成年无菌小鼠比普通小鼠的脂肪和胰岛素积聚速度明显比普通小鼠慢，于是又经过一段时间试验推断出肠道微生物群能够促进单糖从肠腔吸收，并且有利于脂肪的储存。2017年，Liu·RX等比较了瘦削和肥胖的年轻中国个体，并通过宏基因组关联研究，结果确定了肠道微生物改变与肥胖之间的联系，表明肠道菌群改变对肥胖的改善在一定程度上是有效的。

3.2、肠道菌群与肥胖症的发生机制

目前，有关肠道菌群与肥胖发生的机制尚未明确，但已经有越来越多的研究反映证实了各种潜在性的机制。（1）能量的高效吸收：一项啮齿类动物研究结果显示，梭菌属能够增加葡萄糖转运体在空肠黏膜的表达以及脂肪酸转移酶在回肠黏膜的表达，这可以导致糖类和脂肪的吸收增加；（2）影响宿主代谢途径：肠道微生物群通过微生物—宿主共代谢的“网络”与人类的各种基本生物学功能相关联。代谢组学研究显示，大量的肠道菌群可调节宿主系统代谢途径；（3）调节炎症病理机制：肠道菌群的系统紊乱影响肠道炎症以及肥胖的机制尚不明确，但相关研究已经指出了高脂饮食可能是一个促成炎症的因素。由于高脂饮食的作用，使得肠道菌群改变，从而导致肥胖个体产生系统性炎症。更有甚者，肠道菌群的生理性变化会直接导致肥胖，对机体造成不同程度的损害。

3.3、肥胖症的菌群治疗

肥胖症患者在全球的数量日益增多，很多研究学者也根据肥胖症的特点针对性地提出了许多治疗策略。目前，各类菌群（如，益生元）的出现，在治疗肥胖症方面取得了一定的成效。为了保持肠道菌群数量的平衡，适当地补充益生元是个不错的选择，因为益生元可以帮助有益菌的繁殖，使得肠道即使受到抗生素或其他药物的侵扰，也能恢复肠内菌细平衡，促进人体内的代谢。然而，益生菌与肥胖症关联不大，因此在改善肥胖症方面收效甚微，而目前发现的益生菌数量也很少。粪菌移植对治疗肥胖症也有一定的效果。陈小君等利用高脂饮食诱导铅暴露肥胖孕鼠子代出现肠道菌群紊乱，发现粪菌移植有利于改善子代菌群紊乱和神经行为，从而改善肥胖症。

4、营养、运动与肠道菌群的相关性

含糖饮料在全球内的消费占比逐渐增高，尤其是在青少年群体中，这也导致了肥胖症患者的大量增长。因此，要改善肥胖症，首先要改变饮食结构。此外，也有大量的研究验证了运动等其他因素也对改变肠道菌群有积极的作用，因此下文主要就营养、运动这两个方面展开讨论。

4.1、营养干预

一般而言，肥胖个体摄入的食量过大，就会导致体内脂肪过多的现象。因此实施治疗计划的第一步就要改变不良的饮食结构。程茜发现在饮食中，保持合理的膳食结构、满足营养的多样性和均衡性对维持肠道有益的微生物种类和数量对人体的健康均有积极的影响。由此，通过营养干预来改善肥胖是可能的。孙玲利等人以家禽为研究对象，得出肠道菌群基因组富含氨基酸等与代谢相关的基因，可调节宿主的营养代谢活动，改善生产性能，从而提高健康水平，这对人体也是有一定的借鉴意义的。2014年，谷莉采取454高通量测序方法对不同饮食结构喂养的不同鼠种肠道菌群进行分析，观察并阐明不同的饮食结构下肠道多样性及群落结构的组成差异。分类学分析结果表明所有饮食组的大小鼠肠道菌群均以厚壁菌门及拟杆菌门为主要优势菌，而研究结果显示厚壁菌门在普通饮食组相对丰度最高，高脂饮食组厚壁菌门相对丰度最高，从而得出结论为高纤维饮食可以引起两种鼠种肠道菌群丰度及多样性降低。但同种饮食结构对小鼠的肠道菌群及群落结构存在种属差异，因此，应根据个体的差异制定个性化的饮食计划，达到减肥的目的。

高糖饮食和高脂饮食都能够明显增加机体的体重，积累脂肪，导致肥胖、糖尿病等代谢疾病的发生。罗雅亭等通过实验证明了高脂饮食不仅可以使小鼠的体重和身体各个结构的重量增加，还可能导致糖、脂代谢异常，破坏肠道菌群结构。因此，改变营养结构是调节肠道菌群结构的有效途径，对改善肥胖症有着积极的意义。

4.2、运动干预

人们很多由于运动过少，静态姿势保持时间过长，使得体内脂肪无法燃烧，能量消耗过少，从而导致了肥胖症的发生。借助体育运动，可以影响肠道菌群的产生和变化，这项结论也正在被许多学者所证实。Gen A等通过实验对比了运动员和久坐男性梭状芽孢杆菌定植与肠道菌群中营养消耗频率之间的关系，并得出营养习惯、运动之间的差异会使得肠道菌群发生改变，因此健康营养计划和适宜的运动将增加肠道有益菌群的发育，并有助于抑制病原体种类。有研究显示，适宜的运动可以优化肠道菌群。李春艳等认为，通过运动这种方式，肠道菌群未来可能会成为免疫调节的重要手段。因此，运动能够针对肠道的生理机能对人体做出很好的调适，这也是解决肥胖症的一个重要思路。

于春霞等将小鼠进行分组，并观察小鼠在有氧跑台训练及丁酸灌胃持续干预8周后的体重变化及摄食量，分析菌群结构的变化。结果表明，正常饮食和运动均可增加肠道益生菌的比例，运动和丁酸联合干预反而降低运动改善脂代谢及对菌群比例的调节，丁酸含量增多反而降低肠道产丁酸菌的比例。因此，适当的饮食和运动能较好地调节肠道菌群，是控制体重的必要途径。训练状态和运动强度可能会影响特定细菌的增殖，一项针对人类志愿者的研究表明，与低体力活动的对照组相比，优秀橄榄球运动员体内的微生物群落多样性有所增加。运动也影响着肠道菌群的组成和某些与代谢性疾病相关的菌群的含量。因此，代谢性疾病患者可以通过运动来辅助药物治疗以延缓疾病的发病进程。

5、结语

近些年来，肥胖症、糖尿病、冠心病等慢性代谢性疾病发病率显著上升，已成为了国内外关注的热点问题，由于能量摄入的不均衡才导致肥胖发生的传统观点是片面的。本文根据已有的研究分析得出，肥胖症的发生与肠道菌群有很大关联，且受到肠道菌群结构和多样性的影响。饮食的结构、运动的形式均与肠道菌群关联很大，因此就肥胖症而言，很大程度上可以通过这两个途径来进一步进行针对性治疗。尽管肠道菌群的研究众多，也被大量的科学工作者认为能够很好地改善肥胖症，但这两者之间的关系和作用机理还尚未被完全解释清楚。我们应将关注点进一步放在研究肠道内微生物的总体变化以及各菌群比例的变化规律上，以此探讨肥胖发生发展的机理以及体内代谢、内分泌的变化等，加强对肠道菌群的控制，从而精准地定位病变部位，争取在改善肥胖症方面取得重大突破。