肠道菌群与宿主新陈代谢联系

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肠道菌群与宿主新陈代谢联系
肠道菌群与人类肥胖、心血管疾病和Ⅱ型糖尿病等代谢性疾病的发生发展之间的联系日益清晰。

但是,由于菌群的复杂性,它们之间的深层次的功能联系还没有研究得非常透彻。

在小鼠和人身上所做的研究有助于我们理解两者的功能联系。

这些研究表明,肠道菌群通过提高食物的能量产出、调节饮食或可改变宿主新陈代谢途径的宿主来源的化合物来影响新陈代谢活动。

随着对菌群与宿主相互作用机制的进一步了解,有望制定出针对代谢性疾病的治疗方案。

生活方式的改变和高能量食物的摄取,无疑是世界范围内肥胖病流行的重要因素之一。

同时,肠道内菌群通过从食物中摄取能量对新陈代谢活动也会产生影响。

而后者被认为是导致肥胖及肥胖并发症(如胰岛素抵抗、糖尿病和心血管疾病)的重要外界环境因素。

微生物菌群研究分离培养方法的应用,增加了我们对于人类肠道菌的了解(注释方框1)。

借助16S RNA检查和对基因信息直接测序方法来分析粪便微生物这种常见微生物群,发现人类的肠道微生物群是一个复杂的群体,拥有100万亿古细菌和细菌细胞,散落分布于超过1000个种类中(注释方框2)。

其中主要是细菌,细菌中有超过90%的物种属于厚壁菌门和拟杆菌门。

虽然每个门类都有自己独特的和高度可变的微生物群,但是两者都有在肠道内定居的永久居民(核心肠道微生物群)和普遍存在的基因(核心微生物组基因),它们对于肠道的正确运作可能是必不可少的。

无菌小鼠是一种从出生到长大没有接触任何活微生物的动物模型,对帮助我们理解肠道微生物群对宿主生理技能的影响十分有用。

通过将选定的微生物种群或老鼠及人身上的全部微生物种群转移到无菌小鼠体内,可以来检测生理遗传性,病理表型及在一个特定的表型中微生物菌群所起到的作用。

肠道微生物移植入这些无菌小鼠体内后,可以起到调节其骨质密度、促进脂肪的囤积、促进肠血管生成及促进免疫应答发育的作用。

在这篇综述里,我们在宏基因组和无菌的基础上,讨论了肠道菌群在能量代谢中的作用及其与肥胖病之间可能存在的联系。

一、肥胖病
肥胖病人肠道内的菌群组成发生了改变,并且随着体重的变化而变化。

由于编码餍足促进激素——瘦素的基因发生了突变,遗传性肥胖的ob / ob小鼠出现贪食的现象。

跟体重正常的野生小鼠相比,这种小鼠的盲肠菌群组成中厚壁菌门占多数,而拟杆菌门相对较少。

即使给它们喂以低脂高糖的食物,菌群组成仍是如此。

在人类肥胖病患者的粪便排泄物中,微生物菌群组成也出现类似的情况。

通过限制脂肪或碳水化合物的摄入,体量减少, 拟杆菌水平相应提高,表明拟杆菌可能对卡路里的摄入量很敏感。

类似的情况也发生在胃旁路手术后体重降低的肥胖病人身上。

这些病人体内拟杆菌和普氏菌的数量与能量和脂肪的摄入量呈负相关。

其他的研究没有发现厚壁菌与门拟杆菌组成比例的这种变化规律,可能是因为他们用不同的临床标准(如肥胖的程度、年龄、减肥的强度和热量限制持续的时间),地理位置、人
口规模和微生物分析方法。

尽管肥胖和能量摄取可以影响微生物菌群的组成比例,但是否会影响人类肥胖病还不甚清楚。

对于肥胖病患者来说,胃旁路手术可以帮助维持体重的持续降低,降低得糖尿病和心血管疾病的风险。

此方法也可用来进一步研究微生物和肥胖病之间的关系。

胃旁路术后,病人体重尚未降低之前,糖尿病症状就得到了缓解,说明该术有直接抗糖尿病的作用。

该手术起作用的具体机制尚不清楚,但是术后病人粪便微生物菌群组成比例发生了变化说明肠道菌群对于改善代谢表型有一定的作用。

肥胖病人和糖尿病人体内有益菌普拉梭菌的量较少,但术后有益菌量增多。

其含量与炎症标记物的含量成负相关,说明该细菌可能调节全身的炎症反应(糖尿病和肥胖病中炎症很常见),改善糖尿病的症状。

另外,无菌小鼠未表现出食源性肥胖,而对肥胖小鼠给以抗生素可以降低肥胖和炎症反应,改善糖代谢,进一步支持了菌群组成改变是有益的这一观点。

二、能量获取
Figure 1.Effects of colonic fermentation of dietary fibres. Complex carbohydrates, such as dietary fibre, are metabolized by the colonic microbiota to oligosaccharides and monosaccharides and then fermented
to short-chain fatty acid end-products, mainly acetate, propionate and butyrate. Short-chain fatty acids are absorbed in the colon, where butyrate provides energy for colonic epithelial cells, and acetate and propionate reach the liver and peripheral organs, where they are substrates for gluconeogenesis and lipogenesis. In addition to being energy sources, short-chain fatty acids control colonic gene expression by inhibiting the enzyme histone deacetylase (HDAC) and metabolic regulation by signalling through G-protein-coupled receptors (GPCRs), such as GPR41 or GPR43.
对人类和微生物细胞来说,碳水化合物是重要的能量来源。

人体内的酶对大部分复杂的糖类和植物多糖都不能降解。

这些不好消化的糖类,包括纤维素,木聚糖,抗性淀粉和菊粉,靠结肠内微生物发酵产生能量供微生物生长,微生物发酵终产物如短链脂肪酸(SCFAs)(图1),主要包括乙酸、丙酸和丁酸,它们和能量来源,炎症调制器,血管舒张药一样在肠道部分能动性和伤口愈合等肠道健康中起着重要作用。

另外SCFAs可以作为结肠上皮(丁酸盐)和外围组织(丙酸盐和乙酸盐)的能量基质。

肠道内糖类的发酵模式,及发酵后产生的SCFAs的类型和数量,取决于消耗的糖类的量及肠道内菌群的组成。

例如,当无菌小鼠同时种植多形拟杆菌和史氏甲烷短杆菌,饮食中果聚糖的发酵会增加,产生更多的乙酸盐和甲酸盐,史氏甲烷短杆菌利用甲酸盐进行产甲烷作用。

与只注射多形拟杆菌的无菌小鼠相比,这种小鼠的糖类发酵效率更高,从肠道内摄取的能量更多,从而导致更多的脂肪堆积。

因此,肠道内微生物的组成及其相互作用可能影响食物的消化和能量的摄取。

能直接证明微生物在能量收获和脂肪囤积中起作用的证据来源于无菌大鼠。

当喂以富含等量糖类的食物时,与普通大鼠相比,无菌大鼠肠道内SCFAs的水平较低,而尿液和粪便排泄物中的卡路里却是普通小鼠的两倍。

为了补偿流失的能量,无菌鼠就会增加食物的摄入量。

与普通小鼠相比,无菌小鼠的脂肪量较低,脂肪量的校正是在其植入健康菌群14天后进行的。

肥胖个体的能量收获实验曾在遗传性肥胖的ob / ob小鼠中进行。

与同窝出生的其他体重正常的小鼠相比,这种小鼠盲肠中SCFAs的量较多,粪便中的能量较少。

对ob / ob小鼠盲肠内的菌群进行宏基因组测序,发现ob / ob小鼠有更为丰富的与降解膳食多糖有关的基因功能。

这项发现也适用于人类:肥胖病人粪便中的微生物有更强的能量摄取功能。

在小鼠中,肥胖可以通过移植微生物实现,若微生物来源于肥胖个体,则移植后原无菌小鼠的脂肪增加量是微生物来源是体重正常个体的两倍。

肠道微生物在促进从饮食中摄取能量和脂肪囤积方面的作用已经在小鼠中得到了很好的阐释,但是在人类中的研究还是比较间接。

例如,体重正常的人相比,肥胖病人的呼吸中有较高的乙醇含量,且粪便中SCFAs的量增多,表明发酵方式发生了改变,这就间接说明了微生物能量摄取增加了。

三、饮食改变肠道菌群
已知饮食可以调节人类和小鼠肠道内菌群的组成。

长期的饮食习惯对于人类肠道内菌群有很大的影响。

例如,与生活在意大利的孩子相比,生活在非洲农村偏远地区的孩子,由于摄取的植物多糖量很高,他们粪便微生物种群中厚壁菌门量偏低而拟杆菌量偏高,主要是普氏
菌和木聚糖菌。

而前者的肠杆菌很高,主要是志贺氏杆菌和大肠杆菌。

普氏菌和木聚糖菌分别是已知的降解纤维素和木聚糖的菌群,并与粪便中SCFAs的增多有关,说明生活在非洲农村地区的孩子的肠道内菌群已经发生了改变,可以从富含纤维的饮食中最大限度地获取能量。

人类肠道内菌群可以分成三种类型。

但是这个分类概念近来也受到了争议,因为肠道型的每种分型并不是完全独立的,有部分重叠。

每一个分型都含有自己主要的独特的种属——拟杆菌,普氏菌或瘤胃球菌属——但并不受性别,年龄和国籍的影响。

拟杆菌或普氏菌属与饮食中蛋白,动物脂肪,糖类的消耗有关。

瘤胃球菌属的分类并不是很明确,部分也属于拟杆菌属。

这种分类方法也承认了在非洲农村地区孩子体内发现的普氏菌属和高纤维饮食之间的联系。

然而为其10天的饮食干预不足以改变个体的肠道型,说明要想引起肠道菌群组成的重大改变需要长期的干预。

短时间内,每日碳水化合物摄入量的变化可能会对结肠特定细菌群体产生影响。

摄取益菌素可以增加人体内普拉梭菌和双歧杆菌的数量。

同理,与食用不含益生元的高脂食物的小鼠相比,含有益生的饮食可以促进食源性肥胖小鼠体内双歧杆菌含量的增加,这种增加与脂肪的降低,微生物来源的炎症分子的降低也相关,如脂多糖。

人饮食中若含有抗性淀粉会导致粪便中瘤胃球菌属和真细菌的增加,这个过程与纤维发酵有关。

假设抗性淀粉能提高胰岛素的敏感性,抗性淀粉变化后,个体发生的不同的微生物反应说明饮食干预要想实现需要个性化订制。

肠道菌群对膳食脂肪也会做出相应的反应。

给以高脂饮食会导致小鼠拟杆菌数目变少,厚壁菌门和变形菌门数量变加。

这种变化很快,发生在24小时内。

与移植正常体重小鼠内的微生物相比,移植来自高脂饮食肥胖病小鼠盲肠内的微生物到无菌小鼠体内,可使被移植小鼠脂肪量显著增加。

肥胖病小鼠体内改变的微生物菌群似乎在食源性肥胖病中有一定的作用,但是其中机制仍不为人知。

饮食调整会改变肠道内菌群,可能对宿主的代谢有作用。

进一步的环境转录组学和蛋白质组学研究可以聚焦到饮食调整引起的微生物功能改变上。

四、微生物对食物成分的处理
Figure 2
|Features of the gut
microbiota that
promote obesity and
insulin resistance.
Alterations to the
composition and
metabolic capacity of
gut microbiota in
obesity promote
adiposity and influence
metabolic processes
in peripheral organs,
such as the control of
satiety in the brain; the
release of hormones
from the gut (shown as
PYY and GLP-1); and
the synthesis, storage
or metabolism of lipids
in the adipose tissue,
liver and muscle.
Microbial molecules
also increase intestinal
permeability, leading to
systemic
inflammation and
insulin resistance.
微生物的代谢产物可作为信号分子,影响宿主的新陈代谢活动。

其对宿主肠道功能的影响是直接的,但是可能也影响肝脏,脑和脂肪组织,肌肉组织,从而影响肥胖及肥胖病发病的程度(图2)。

微生物酶活性可以直接影响多糖的发酵,胆汁酸代谢,可能同时对宿主胆
碱代谢也有影响(图3)。

Figure 3.Diet-independent and -dependent microbial effects on host metabolism. The gut microbiota produces pro-inflammatory molecules, such as lipopolysaccharide and peptidoglycan, which may affect host metabolism through proteins produced by the host to mediate the immune response. Choline, cholesterol and polysaccharides obtained from the diet are metabolized by the gut microbiota and either directly or through further host–microbial co-metabolization generate bioactive compounds. In the case of choline, this can lead to cardiovascular disease; for cholesterol, activation of TGR5 can increase energy expenditure and GLP-1 secretion or protection against heart disease; and for polysaccharides, short-chain fatty acids can be used as an energy source or can bind to GPR41 or GPR43 to regulate hormones and modulate inflammation. FMO, flavin-containing monooxygenase; TLR4, Toll-like receptor 4; TMA, trimethylamine; TMAO, trimethylamine-N-oxide.
五、多糖发酵
不易消化的碳水化合物是结肠内某些菌群重要的能量来源。

某些菌群如多形拟杆菌和椭圆形拟杆菌拥有比人类基因组多两倍的糖苷酶和裂合酶基因,因而可以利用几乎所有的植物多糖和宿主多聚糖(如粘液相关糖蛋白)。

在微生物发酵产生的SCFAs中,丁酸盐因可以作为结肠上皮细胞代谢的能量质而显得尤为重要。

无菌小鼠的结肠上皮细胞能量极度缺乏,因而感知细胞能量状态的蛋白激酶激活(AMPK)增加。

无菌小鼠肝脏的情况也如此。

其与植入微生物小鼠肝脏的代谢活动大不相同,可能是因为植入微生物后,SCFAs进入肝
脏的量有所增加(图1)。

乙酸和丙酸被肝脏摄取,作为脂肪生成和糖异生的基质。

植入微生物小鼠其肝脏内有较高含量的甘油三酯,低密度脂蛋白的量也有所增加,低密度脂蛋白可以将肝脏内的甘油三酯运输到其他组织。

肝脏内甘油三酯的增多与小肠内禁食诱导脂肪因子,或者ANGPTL4的表达降低有关。

ANGPTL4是脂蛋白脂肪酶的有效的抑制剂,脂蛋白脂肪酶介导细胞内甘油三酯的摄取。

当给以高脂饮食,ANGPTL4缺陷的无菌小鼠和植入微生物的小鼠增加了相同的脂肪量和体重,这说明小鼠体内ANGPTL4直接介导微生物对脂肪的调节。

SCFAs也会影响哺乳动物结肠上皮细胞的增殖,分化和基因表达。

这些作用要归功于丁酸盐,它作为强的组蛋白去乙酰化酶的抑制剂,可调节哺乳动物2%的转录物组。

此外,SCFAs可以与G白耦合受体(GPCRs)GPR41(也称为FFAR3)和GPR43(也称为FFAR2)结合来调节基因表达。

根据细胞种类的不同,这些受体所介导的信号产生的影响也不同。

例如,通过GPR43信号,SCFAs可抑制免疫细胞,如中性粒细胞中的炎症反应,通过远端小肠和结肠的肠内分泌L-细胞调节GLP-1的分泌,改善胰岛素分泌,起到抗糖尿病的作用,肠道菌群通过依赖于GRP41的机制诱导L细胞表达胃肠激肽。

与普通的野生型小鼠相比,常见的Gpr41缺陷小鼠脂肪含量降低,而与普通的无菌小鼠相比,脂肪含量接近,说明微生物菌群对脂肪堆积量的调节依赖于SCFA受体。

微生物多糖发酵可能还通过一些补充机制来调节宿主的肥胖病,所以调节微生物及其发酵能力可能为治疗肥胖病提供新的方法。

六、微生物调节胆汁酸代谢
初级胆汁酸胆酸和鹅去氧胆酸主要在人类肝脏中由胆固醇合成,为确保小肠内胆固醇,膳食脂肪和脂溶性维生素的可溶性和吸收性起着重要的作用。

初级胆汁酸可与小鼠的牛磺酸结合,与人类的甘氨酸结合,在回肠末端被吸收然后运送到肝脏。

但是位于盲肠这一部分的细菌不结合这些胆汁酸,因此这些胆汁酸就不被肠道吸收,可以在肠道菌群的作用下进一步代谢生成次级胆汁酸。

因为肠道微生物可以转运胆汁酸,所以与普通鼠相比,无菌鼠有较多的胆汁酸和较少的不同的表现。

胆汁酸也可以作为信号分子与一些细胞受体结合,如FXR和GPCR TGR5受体。

已证明这两种受体在小鼠糖代谢的调节中有作用,只是前者起抑制作用后者起促进作用。

FXR由初级胆汁酸激活,TGR5则与次级胆汁酸结合,如牛磺胆酸钠(由胆汁酸合成)和石胆酸(由鹅去氧胆酸合成)。

肠内分泌L细胞中的TGR5信号通路会诱导GLP-1的分泌,因此可以提高小鼠肝脏和胰腺的功能,增强葡萄糖的耐受性。

胆汁酸在肠道被吸收后分布到全身,因此激活外围器官的TGR5和FXR有助于宿主的新陈代谢。

激活褐色脂肪组织和肌肉中的TGR5会增加能量消耗,对抗食源性肥胖。

因此,肠道菌群通过控制胆汁酸库的组成和对FXR,TGR5信号通路的调节以达到控制脂质和糖代谢的目的,从而有助于调控肥胖和Ⅱ型糖尿病的程度。

七、微生物调节胆碱代谢
胆碱是细胞膜的重要组分,膳食红肉和鸡蛋中含量较多,也可以由宿主自身合成。

胆碱也在脂质代谢和合成低密度脂蛋白中起着重要的作用,若饮食中获取的胆碱量不足会引发小鼠和人肠道微生物菌群的改变以及脂肪肝的形成。

特别是,人粪便微生物中低数量的γ变形菌门和高水平的产芽胞菌与肝脂肪变性有关。

胆碱转化为有毒甲胺依赖于微生物和宿主酶的相互作用,因此由小肠微生物产生的三甲胺可以进一步在肝脏形成二水氧化三甲胺。

这些转化作用降低了可利用胆碱的量,可能会触发小鼠形成非酒精性脂肪肝病(NAFLD)。

改变肠道菌群的组成及其功能会对调节非酒精性脂肪肝病和维持葡糖糖稳态有重大影响。

另外,血浆内的二水氧化三甲胺及其代谢物与心血管疾病也有的关系(图3)。

给有动脉粥样硬化倾向的Apoe−/−小鼠施以广谱抗菌素,结果减轻了动脉粥样硬化,说明微生物胆碱代谢对心血管疾病有作用。

因此,在胆固醇和胆碱代谢中有不同作用的肠道菌可能在心血管疾病的发生发展中也有一些作用。

八、对渗透性和炎症的调节
肥胖、胰岛素抵抗和Ⅱ型糖尿病的发展与全身和脂肪组织的炎症有关。

而肠道微生物区是引起人体外围组织炎症的脂多糖和肽聚糖分子的丰富来源。

给无菌小鼠植入大肠杆菌可以增强巨噬细胞对脂肪组织的浸润,提高巨噬细胞极化表达促炎因子。

Ⅱ型糖尿病病人血浆中的脂多糖增多,给小鼠喂食脂多糖4周会加重脂肪组织的炎症,降低胰岛素的敏感性。

这些发现说明肠道菌群可能通过调节脂肪组织的炎
症来影响宿主的新陈代谢。

同时也可能会引起T细胞和肥大细胞数量上升,调控T细胞数量降低,但肠道菌群是否影响如何影响这些细胞以及是否造成代谢异常还不甚清楚。

若小鼠和人摄取脂肪量过高可能会导致血浆中脂多糖的水平上升。

目前有两种假说来解释这种现象:脂多糖和膳食脂肪组成乳糜颗粒与后者一起被摄入,或者由于肥胖病小鼠的肠道渗透性增强,脂多糖进入了循环。

新陈代谢作用和维持肠上皮屏障功能之间是存在联系的。

针对性删除小鼠肠上皮Fas基因编码的的脂肪酸合成酶后,发现上皮脂肪的从头合成对于维持上皮屏障是必须的。

Fas基因缺陷的上皮细胞渗透性增强,造成结肠内促炎因子和血清脂多糖升高。

当给以抗菌素治疗,这些现象就消失了,说明微生物,上皮细胞渗透性改变和宿主的新陈代谢之间存在着相互作用。

人类中也可能存在类似的肠道菌和Ⅱ型糖尿病之间的联系。

渗透性增强会引起内脏脂肪过多和肝脂肪变性,而内脏脂肪过多的患者和Ⅱ型糖尿病病人血液中细菌DNA的量较高。

虽然炎症可能会引起肠道渗透性增强,但渗透性增强是否会引起脂肪炎症或者炎症加重后是否会引起渗透性增强还需要进一步研究。

但不管怎么说,肠道菌群调节渗透性可能会造成脂肪炎症,引起胰岛素抵抗。

脂多糖分子与膜受体(TLR4)结合,肽聚糖与核苷酸结合寡聚化结构域蛋白受体结合(NOD),分别刺激相关的促炎级联反应。

利用骨髓嵌合体方法删除造血细胞内的TLR4后,发现对高脂饮食的小鼠来说巨噬细胞内TLR4的激活是禁食高胰岛素血症和肝脏,脂肪组织
中胰岛素抗性所必须的,但对肥胖病的发展来说却不是必须的。

先天免疫系统也能调节微生物组成,这可能会对自主影响宿主的新陈代谢。

TLR5缺陷的小鼠其微生物菌群发生了改变,逐步表现出代谢综合征迹象,如肥胖,胰岛素抵抗,脂代谢紊乱。

这些迹象的出现部分是因为食物消耗的增加。

把TLR5缺陷的野生小鼠体内的肠道菌一直到无菌小鼠身上,发现这种病理状态是可以传递的,说明紧靠肠道菌群就可以调解疾病。

Figure 4. Different microbial innate immune mechanisms affect host metabolism in the gut and liver. Plasma lipopolysaccharide seems to rise with higher fat intake, and those with high visceral adiposity have higher levels of microbial DNA in their blood. Both lipopolysaccharide and microbial DNA seem to be connected with gut permeability. NLRP3 and
6 are both important regulators of microbial ecology through the effector protein interleukin-18 (IL-18). The altered gut microbiota can stimulate CCL5 secretion, which can result in increased permeability and influx of microbial components. In the liver, lipopolysaccharide and bacterial DNA activate the receptors, TLR4 and 9, leading to increased tumour-necrosis-factor-α (TNFα) secretion and development of non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD) and non-alcoholic steatohepatitis (NASH).
微生物相关分子模式,包括脂多糖和肽聚糖,可以被核苷酸结合域和亮氨酸重复含丰富蛋白质(NLRPs)识别,与凋亡相关蛋白斑点样蛋白(ASC)一块儿形成炎症复合物,后者含有半胱天冬酶的激活和招
募结构域。

肥胖病与小鼠脂肪组织NLRP3的表达增加有关,也与NLRP3删除后胰岛素信号增强有关。

然而炎症可能与肠道菌群和宿主的新陈代谢有关(图4)。

NLRP3,NLRP6和ASC是小鼠微生物菌群的重要调节者,删除这些基因会使拟杆菌(普雷沃氏菌科)和TM7的数量增加。

特别情况下, Nlrp6不足会导致肠道微生物生态改变,易造成小鼠结肠炎。

不含NLRP3或NLRP6的炎症复合物与肠道微生物群改变有关,易形成非酒精性脂肪性肝病和非酒精性脂肪肝炎(NASH)。

重点是与易得病的Asc−/−小鼠安置在一起的野生小鼠也会得非酒精性脂肪性肝病或非酒精性脂肪肝炎,这直接证明了改变肠道菌群可以导致这些疾病的发生。

改变肠道菌群可能与TLR4和TLR9配体分别经门静脉流入肝脏的量增加有关,这些配体可能是脂多糖和细菌DNA. 肝脏TLR信号缺陷的小鼠可以免受与代谢综合征有关的发育条件的影响,如肥胖病,NAFLD和NASH(图4)。

饮食,宿主和肠道菌群之间的相互作用可能会调节肠道的渗透性,导致外围组织促炎分子的流入及后续炎症反应信号通路的激活,可能会引起肥胖,脂肪变性和胰岛素抵抗。

展望
肠道菌群逐渐被认为是影响宿主新陈代谢的环境因子,并与相关的病理状态有关,如肥胖病,糖尿病和心血管疾病。

但是,其在这些疾病当中的作用还不清楚。

可能是因为肥胖和后糖尿病病因的多元化;研究动力不足,研究对象种族不同,饮食习惯不同;个体肠道菌群的组成不同及不同的研究方法,分析微生物时具体的偏差等。

若肠道菌
群测序的费用有所降低,生物信息学再进一步发展,就可能有更多的研究者可以用宏基因组测序,以避免用16S rRNA 基因调查方法所带来的引物和聚合酶连锁反应的偏差。

尽管宏基因组测序方法很有用,但还是要配合环境转录组学和宏蛋白质组学来鉴定在特定病理状态下哪一种微生物基因和蛋白进行了表达。

难点在于如何在肠道菌群的基础上,获取预测的肥胖病和糖尿病的生物标记,这需要优化实验设计和分析方法。

许多研究把重点放在粪便微生物上,但其实很多代谢功能也发生在小肠。

对小肠微生物标本进行抽样有助于确定健康和疾病的菌群生物标记,虽然比较困难,但我们应该把重点放在微生物菌群及其对宿主新陈代谢的影响上。

在人类身上所做的研究往往是相互关联的,因此虽然肥胖病及其并发症中存在的微生物群在人类中的作用还有待考证,但是我们可以在动物身上进行试验。

给无菌小鼠植入人小肠内的微生物菌群后,就可以检测特定微生物群的功能及其与膳食的作用方式。

一般来说,植入人源微生物后的无菌小鼠可以用来确定菌群影响宿主新陈代谢作用的分子机制。

猪与人类有相似的消化系统和膳食种类,所以可以成为很好的动物模型,用以测试膳食干预并通过控制肠道菌来改善健康状况和预防疾病。

越来越多的证据证明肠道菌群可能是治疗代谢类疾病的关键。

通过在饮食中加入不易消化的食物原料或者益生菌,可以刺激特定微生物的增加,从而改善代谢情况,这种方法可能成为治疗代谢疾病的良方。

益生菌可能是预防肥胖和相关疾病的有效方法。

为了鉴定这些治。

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