Human Gut Microbiota in Obesity and after Gastric Bypass

 林軼凡 翻譯/孫建琴 審校

（復旦大學(xué)附屬華東醫院臨床營(yíng)養中心，上海200040）

    摘要

    最近的證據表明人體腸道內的微生物群落可能在肥胖的發(fā)病過(guò)程中起到重要作用。我們使用454焦磷酸測序技術(shù)對微生物16S rRNA基因進(jìn)行PCR擴增后測試了184094個(gè)序列，用以比較9個(gè)人的微生物群落，分為正常體重、肥胖及胃旁路手術(shù)后組，每組3人。基因分析表明，雖然細菌在人體腸道環(huán)境內高度多樣化，在3個(gè)研究小組中主要存在的是有明顯差異的6種細菌。具體來(lái)說(shuō)，Firmicutes（硬壁菌）在正常體重和肥胖者體內占優(yōu)勢，但是在Gammaproteobacteria比例較高的胃旁路手術(shù)后者體內明顯減少。許多產(chǎn)氫的Prevotellaceae在肥胖者體內高度富集。不同于高度多樣化的細菌，Archaea（古細菌）主要由Methanobacteriale組成，這是一種氧化氫氣的產(chǎn)烷生物。利用實(shí)時(shí)PCR技術(shù)，我們發(fā)現肥胖者體內的耗氫的古細菌明顯多于正常體重或胃旁路手術(shù)后者。并存于肥胖者腸道內產(chǎn)氫的細菌和相對較多的耗氫的古細菌引發(fā)一種假說(shuō)，可能細菌和古細菌間氫的轉移是肥胖者大腸的能量攝取能力提高的重要機制。胃旁路手術(shù)后者大量的腸道細菌種類(lèi)變化可能反映了外科手術(shù)所引起的腸道改變以及后續的食物攝取、消化改變的雙重影響。

    總結假說(shuō)和啟示

    我們的結論擴展了其他證明肥胖者體內存在著(zhù)獨特的產(chǎn)氫菌群，特別是Prevotellaceae和硬壁菌屬的研究結果。在肥胖受試者的腸道內，這些產(chǎn)氫的細菌與相對較多的耗氫的古細菌共存。這些產(chǎn)烷生物可能占到結腸內厭氧菌的10%。鑒于生長(cháng)速度較慢，它們更有可能生活在上皮細胞生物膜中而非糞便中。另一方面，生活在更接近腸上皮細胞處可能使嚴格厭氧的產(chǎn)烷生物暴露于更易氧化的環(huán)境。必須分析腸粘膜活檢標本以解決粘膜生物膜內產(chǎn)烷生物的比例是否高于糞便標本的問(wèn)題。這一分析也將有助于確定腸道粘膜層中是否有較多的產(chǎn)氫細菌。以往的研究發(fā)現粘膜和糞便樣本中不同的細菌組成，而粘膜中細菌發(fā)揮有益的功能，包括加強營(yíng)養吸收、誘導宿主免疫功能，和改善宿主基因表達。
    植物多糖和膳食纖維被腸道細菌發(fā)酵產(chǎn)生短鏈脂肪酸，包括甲酸、乙酸、丙酸、丁酸和乳酸。氧化氫氣的產(chǎn)烷生物增多有利于發(fā)酵，產(chǎn)生更多的短鏈脂肪酸。甲酸可被氫營(yíng)養的產(chǎn)烷生物直接利用。丙酸、丁酸和乳酸可被發(fā)酵成醋酸和氫氣，后者再被氫營(yíng)養的產(chǎn)烷生物利用。因此，氧化氫氣的產(chǎn)烷生物增多可能增加植物多糖向著(zhù)短鏈脂肪酸尤其是醋酸的轉換。我們的發(fā)現與能量體內平衡有明確的聯(lián)系，因為細菌發(fā)酵所產(chǎn)生的短鏈脂肪酸通過(guò)腸道上皮被吸收，而氫氣是眾所周知的微生物群落能量交換的要素。
    研究結果讓我們得出關(guān)于細菌和古細菌間氫的轉移及其如何影響人類(lèi)能量攝取的假說(shuō)。產(chǎn)烷生物的快速攝氫加速了植物多糖和其他碳水化合物被諸如Prevotellaceae的產(chǎn)氫菌發(fā)酵的過(guò)程。加速的發(fā)酵刺激通常不消化的有機物水解，并增加人類(lèi)腸道可吸收的醋酸的產(chǎn)生。
    （摘譯自：Zhang H, DiBaise JK, Zuccolo A, et al. Human gut microbiota in obesity and after gastric bypass. Proc Natl Acad Sci U S A. 2009 Jan 21.）