饮食模式和肠道菌群与肥胖关系的研究进展

阿依木古丽·艾尼 靳 瑾

新疆医科大学第五附属医院内分泌科，新疆乌鲁木齐 830011

肥胖已成为世界最重要的公共卫生问题之一[1]，其患病率不断增加，对慢性病预防和健康提出了重大挑战[2-3]。因此，经过科学方法来预防并改善肥胖极为重要。饮食是影响能量摄入和消耗的重要调节因素，也是塑造肠道菌群多样性的关键因素，而肠道菌群作为人体的重要组成部分，参与食物消化及能量代谢过程，通过菌群水平及代谢衍生物在肥胖的患病及发展轨迹中起着重要作用[4-5]。

1 肠道菌群与肥胖

肠道菌群作为人体重要的组成部分，在肥胖相关代谢紊乱的发病机制和进展中具有核心作用。肠道菌群与宿主的动态串扰影响从免疫反应到能量代谢的多种生理功能[6]，通过影响糖、脂代谢、免疫细胞的发育、胰岛素敏感性、炎症反应等多种途径调节机体代谢，并产生不同代谢产物与宿主发生相互作用[7]。厚壁菌门和拟杆菌门是肠道菌群中的主要菌群，同时二者也是引起肥胖相关菌群紊乱的重要菌群[8]。研究表明，在菌群门水平上，肥胖人群菌群组成中，拟杆菌门含量高于正常体重人群，而厚壁菌门的含量低于正常体重人群，当肥胖人群减肥时，拟杆菌门含量可随体重减轻有所减少，而厚壁菌门含量变化与其相反[9]。在菌属水平上看，肥胖人群和正常体重人群菌群多样性也存在差异[9]。同时肠道菌群代谢产物在肥胖的发生中也有巨大作用[10]。短链脂肪酸（short-chain fatty acids，SCFAs）作为与机体代谢关系最密切的菌群代谢产物，主要由厚壁菌和拟杆菌发酵膳食纤维和抗性淀粉而产生[11]。SCFAs 作为饮食与肠道菌群作用的核心，在能量代谢及肠道功能多方面发挥不同的作用[12]，可调节免疫细胞发育、改善肠道屏障完整性、调节食欲，被视为具有预防肥胖的作用[13]。因此，肠道菌群作为机体能量代谢过程中的重要参与者，菌群及菌群代谢产物的改变可进一步影响肥胖的发生及临床进展[14]。

2 饮食与肥胖

饮食是导致肥胖最重要的可调节因素。饮食行为已被认为是慢性疾病发展中最有影响的因素，高盐、高糖、加工食品、碳水饮料的过度消费及膳食纤维摄入不足均为食物风险因素[15]。不同的营养物质在体内代谢过程不同，因此，不同的饮食行为、食物种类、营养物质比例均会影响能量代谢过程，若食入、消耗及储存之间的平衡破坏，进一步导致能量过剩，从而引起肥胖[16]。随着健康意识的提高，人们越来越重视饮食、生活行为方式，同时西方饮食（Western diet，WD）、植物性饮食、高脂肪饮食、生酮饮食（ketogenic diet，KD）和地中海饮食（mediterranean diet，MD）等多种饮食模式开始被关注[17]。高脂肪为主的WD、加工食品被人们广泛食用，而其对健康的危害也逐渐得到认可[17-18]。因此，低脂、低碳水化合物、高纤维的饮食模式备受关注。饮食质量和营养物质摄入量在能量代谢平衡中的作用十分重要，包含不同水平的碳水化合物、脂肪、蛋白质、膳食纤维等成分的各种饮食模式对能量代谢过程和塑造肠道菌群有重要影响，也在肥胖等代谢性疾病中发挥重要作用[19]。

3 不同的饮食模式对肠道菌群的影响

饮食模式对塑造肠道菌群有着深远的影响。饮食一方面可以改变肠道环境、促进或抑制肠道菌群在肠道内的生长，另一方面可以与宿主机体的免疫和代谢反应发生效应，从而调节肠道菌群生态平衡[20]。饮食模式作为改变肠道环境及影响肠道菌群多样性的主要因素，不同的饮食模式对肠道菌群变化带来不同的结局。在此，根据饮食质量和营养物质水平以较典型的WD、KD 和MD 为例，对饮食模式和肠道菌群之间的作用予以阐述。

3.1 WD 对肠道菌群的影响

WD 对肠道菌群的多样性有深远的影响。WD 以高脂肪、高糖食物为主，其特点是富含动物脂肪（饱和omega-6 脂肪酸量高，omega-3 脂肪量少）、加工肉类、谷物、含高脂肪的乳制品、常规饲养的动物产品、盐等[15]，呈现过多的营养成分，这种不良的营养成分基质，将对能量代谢过程及肠道功能产生有害影响[16]，与肥胖等代谢性疾病密切相关。研究表明，饮食中富含动物脂肪和饱和脂肪时，会增加脂多糖、氧化三甲胺等有害因子，同时减少SCFAs，进一步引起肠道功能紊乱，从而导致肥胖的发生[21]。Agus 等[22]一项小鼠实验中发现，常规饮食下，在WT 和CEABAC10 小鼠中观察到厚壁菌门占优势，而在喂食高脂肪/ 高糖饮食时，变形杆菌更为丰富。传统的WD 导致变形菌门、克雷伯菌等增加，同时减少类杆菌、普氏菌、乳杆菌、罗氏菌属、直肠杆菌、双歧杆菌和肠球菌的产量，导致SCFAs 产量减少[16-17]，与上述研究结果基本一致。提示WD 作为不健康的饮食模式，可使肠道菌群失调，引起代谢紊乱，从而诱发肥胖等代谢性疾病。

3.2 KD 对肠道菌群的影响

KD 是一种脂肪含量高、碳水化合物成分低、蛋白质含量适当，同时包含其他营养成分为特点的饮食模式[23]。研究显示，KD 可影响肠道菌群的组成，并在代谢性疾病、肿瘤等的治疗中起了重要作用[23]。Olson 等[24]发现，KD 增加嗜黏蛋白阿克曼菌、拟杆菌，同时降低菌群α 多样性。Ma 等[25]在小鼠动物模型中也得到了类似的结果。一项关于改良生酮饮食与美国心脏协会饮食的随机、双盲、交叉研究中发现，在改良生酮饮食中，双歧杆菌和毛杆菌减少，而阿克曼氏菌、史雷克菌属和克里斯滕森氏菌科增加[26]，他们作为有益菌，在肥胖疾病中具有治疗潜力。此外，还发现改良生酮饮食增加了SCFAs 水平[26]。关于予以KD 的小鼠实验中，C57BL/6J 小鼠在3 周内遵循低脂、高脂及KD 等3 种不同的饮食后，KD 会降低放线菌、乳杆菌和双歧杆菌的相对丰度，进一步证明KD 对肠道菌群多样性的影响[27]。一项临床健康病态肥胖成人研究显示，KD 可有效降低体重、腰围、血压和胰岛素抵抗，起到减肥作用[28]。因此，认为个体化的KD 有望成为治疗肥胖的新手段之一。

3.3 MD 对肠道菌群的影响

MD 是一种植物性饮食习惯，以植物性成分为主，富含纤维和omega-3 脂肪酸，而动物蛋白和饱和脂肪含量低[29]。研究表明，坚持MD 可增加肠道内SCFAs、普氏菌和纤维降解厚壁菌门的水平[30]。Mitsou等[31]发现，对MD 的高依从性时，大肠埃希菌水平降低，而SCFAs 水平增加。研究显示[17]，与食用WD 的参与者比较，食用MD 参与者的微生物组更加多样化，其乳酸菌、粪杆菌等的丰度较高，而瘤胃球菌和粪球菌的丰度较低。Izaskun 等[32]发现，对饮食的依从性可导致厚壁菌门与拟杆菌门的比例发生改变；当受试者规律地遵守MD 时，其拟杆菌属、双歧杆菌数量和SCFAs 水平更高；长期服从MD，不仅增加肠道菌群多样性，而且增加SCFAs 水平；且高依从性人群中，肥胖的发病率更低。MD 能够以积极的方式改变肠道菌群组成，将肠道菌群水平转向有益菌群，进一步预防并改善肥胖。

基于以上研究，饮食模式的调整，可以改变肠道菌群的种类和数量，二者在能量代谢及菌群水平之间的相互串扰可进一步作用于肥胖的发展过程。因此，饮食模式的选择及增加肠道菌群的多样性，可进一步改善肥胖，是维持健康和预防慢性疾病的重要干预措施。

4 饮食、肠道菌群与肥胖的关系

不健康的饮食模式是导致肥胖的关键因素，而肠道菌群生态平衡系统是维持健康的一个重要方面。饮食成分可以直接影响肠道菌群和代谢物的水平[33]，影响细菌的生长，调节肠道环境及通透性，引起细菌代谢物的变化[34-35]。肠道菌群是整个代谢系统的重要组成部分[36]，调节肠道菌群组成、代谢产物是维持肠道稳态的主要机制，也是治疗肥胖等代谢疾病的关键[37]。目前提倡的调整个体化饮食模式，进行益生菌、益生元、粪便移植及细菌联合体移植等干预措施，就是为了通过饮食-肠道菌群之间的作用来治疗肥胖[38]。由此可知，对饮食模式进行干预并调节肠道菌群的生态平衡，可进一步改善肥胖的发生发展。因此，饮食模式-肠道菌群之间的相互作用在肥胖的轨迹及结局中作用至关重要。

5 结语和展望

肥胖的轨迹中，饮食模式和肠道菌群发挥重要作用。饮食一方面是能量代谢平衡的主要因素，另一方面是肠道菌群组成的关键因素[17]，肠道菌群及其代谢物可以影响肥胖的病理生理过程[10]。因此，饮食模式与肠道菌群生态平衡之间的作用在肥胖的预防和治疗方面至关重要。然而，肥胖的发生中有许多重要的因素并存，饮食和肠道菌群之间的作用是个复杂的过程[39]，由于个体生理功能、菌群独特特征，饮食干预对肠道菌群的变化存在个体差异，所以，目前饮食与肠道菌群之间的关系与代谢过程的具体机制需进一步研究。