动物肠道菌群与营养物质代谢的研究进展

3、肠道菌群与营养代谢病

近几年，肠道微生物参与肥胖症以及Ⅱ型糖尿病等代谢相关疾病的病理生理学成为研究热点。Ridaura等研究表明，肥胖小鼠和瘦弱小鼠的肠道微生物存在显著的差异。将体型肥胖的双胞胎的肠道菌群移植到无菌小鼠的体内，结果发现无菌小鼠体重增加，并产生肥胖症；但将移植了瘦弱型微生物的小鼠和移植了肥胖型微生物的小鼠共同饲养，然而移植肥胖型微生物的小鼠并未发生体重增加和肥胖症的现象，进一步研究发现通过粪便使瘦弱型微生物（特别是拟杆菌）转移到了肥胖小鼠体内，发现肥胖小鼠体内短链脂肪酸的氧化减少、支链氨基酸的代谢增加以及胆汁的转化增加。由此可见，肠道菌群结构的变化对动物肠道营养物质代谢有影响。Turnbaugh等研究发现，肥胖小鼠的肠道微生物中厚壁菌门细菌的丰富度增加、拟杆菌门细菌的丰富度降低，并发现饮食过程中对能量摄入量增多。Vrieze等随机对照研究发现，将瘦弱个体的粪便移植到肥胖个体（代谢综合征）中，可以导致肥胖个体胰岛素的敏感性提高，肠道微生物多样性增加，产丁酸细菌增加，从而增加动物肠道有益菌数量，调节了动物肠道微生态环境，缓解了肥胖症状。此外，肠道微生物还通过影响一些转录因子的活性，调控宿主基因的表达，增强宿主甘油三酯的合成和脂肪沉积，减少脂肪酸氧化分解，调控宿主能量代谢。肥胖症和糖尿病患者的肠道微生物组成及数量与正常个体相比较存在差异性，并且肠道菌群主要通过饮食、肠道菌群组成、胆汁酸代谢和短链脂肪酸代谢四个方面影响肠道代谢疾病。赵立平团队用一株肥胖病人的肠道细菌（阴沟肠杆菌菌株B29）注入到无菌小鼠体内，饲喂高脂饲料时引起无菌小鼠肥胖和胰岛素抵抗，从而为肠道菌群作为病因参与肥胖、糖尿病等代谢性疾病提供了实验证据。为从调节肠道菌群方向治疗肥胖和糖尿病提供良好的理论基础。

4、如何维持肠道菌群平衡

肠道菌群的平衡对动物体的健康至关重要，但维持其平衡受多种因素的影响。补充益生菌和益生元是调节肠道菌群紊乱最有效的方法。益生菌指当摄入适当的数量时通过肠道定植有利于宿主健康的活体微生物。肠道中的益生菌定植于肠道黏膜形成生物屏障，具有抗菌作用，保护机体免受病原微生物的入侵。Shen等研究表明，通过补充双歧杆菌和乳酸杆菌等益生菌可抑制致病菌在肠道黏膜的附着，维持微生物菌群的稳定，改善肠黏膜的屏障作用，从而改善肥胖症等代谢疾病的发生。益生元主要指功能性低聚糖，由于人体胃肠道内缺少β-半乳糖苷酶系不能对其直接利用，因此需进入到大肠被肠内微生物菌群利用，降解为小分子物质后被机体吸收。据研究，低聚半乳糖可通过调节结肠上皮的杯状细胞的分泌功能，从而起到保护肠道的屏障功能作用，达到预防结肠炎甚至结肠癌的发生。补充动物体肠道内有益菌，能够维持肠道有益菌群的动态平衡，进而保证人体的健康状态。除此之外，营养也是影响肠道菌群的重要因素，营养失调和营养不良都会影响肠道菌群平衡，因此，合理营养也是维持肠道菌群平衡的必要条件。

大量的试验研究表明，调节患者的肠道菌群对治疗营养代谢疾病患者有很好的治疗效果。目前的治疗方法是将健康者的肠道微生物移植到患者的肠道中，但这种方法对肠道微生物的提供者、患者以及操作过程极其严格并存在风险性，我们需要找到一套完整安全的微生物区系。上文指出水貂和蓝狐对日粮中脂肪水平有较高的耐受性，并对日粮中蛋白质和脂肪有较高的消化率，且未发现肥胖症、糖尿病等一些症状。研究发现狐的肠道微生物以柔嫩梭菌属（Faecalibaeterium prausnitzii）、梭菌属（Clostridium）和拟杆菌属（Bacteroides）等为主。水貂肠道细菌以厚壁菌门（Firmicutes）、拟杆菌门（Bacteroidetes）、梭杆菌门（Fusobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）和变形菌门（Proteobacteria）为主。其中水貂肠道中梭杆菌门丰富度为11.54%，可以发酵氨基酸和葡萄糖。但人的肠道菌群中梭杆菌门含量很少，比例不足1%。因此本课题组将对蓝狐和水貂的肠道微生物进行培养、富集获得肠道微生物区系，揭示肠道微生物对高蛋白质、高脂肪日粮代谢机理，同时本研究成果对其它单胃动物、反刍动物蛋白类物质代谢，甚至对于由能量代谢紊乱导致的人类代谢综合征和心血管疾病等都具有重要的借鉴意义。

5、结论及展望

肠道菌群是动物肠道功能的重要组成部分，直接影响肠道内营养物质的吸收利用，脂肪酸的合成与代谢，对动物的消化、免疫以及代谢疾病等方面具有重要影响。但是，由于动物体肠道菌群结构和功能的复杂性，目前对肠道菌群参与机体代谢的部分机制尚不明确，随着科学技术的发展，不同菌群的功能，菌群之间的协同互作，菌群对代谢的影响机制，菌群对健康的促进作用等科学问题必会被逐一揭示。肠道菌群与宿主的互惠共生关系也将会得到更好的阐释和应用。

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