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《自然·医学》益生菌“肠道-代谢轴”在血糖控制失衡中扮演着至关重要的角色
31 丨5小时前
糖尿病这个影响着全球数亿人的慢性病,正越来越多地潜入我们的生活。遗传、饮食、运动都和它有关,但你知道吗?你肠道里数以万亿计的微生物“小房客”——也就是肠道菌群 (gut microbiome),以及你血液里成千上万种微小的化学分子——代谢物 (metabolites),正在上演一出关于你血糖健康的“大戏”。
《Nature Medicine》上发表的一项重磅研究“Microbiome–metabolome dynamics associated with impaired glucose control and responses to lifestyle changes”,就深入探索了这个微观世界的奥秘。研究人员对超过一千名瑞典人的数据进行了细致分析,试图揭开肠道菌群、血液代谢物与血糖控制能力下降(包括糖尿病前期和2型糖尿病)之间千丝万缕的联系,并且还考察了我们熟悉的生活方式改变,比如调整饮食和加强运动,是否能扭转这些微观层面的“失衡”。这项研究就像是给我们绘制了一张前所未有的“健康导航图”,不仅让我们更清楚地看到糖尿病风险的早期信号,还可能为我们量身定制更有效的预防和管理策略指明了方向。
过去,医生们判断血糖问题,主要看空腹血糖 (Fasting Blood Glucose, FBG)、糖化血红蛋白 (Hemoglobin A1c, HbA1c) 这些指标。但这些指标往往是在问题已经比较明显时才发生变化。有没有更早、更细微的信号呢?
研究人员把目光投向了血液中成百上千种代谢物。在这项研究中,研究人员对两个瑞典队列,总共1167名年龄在50-64岁之间的参与者进行了血液代谢组学分析。这些参与者涵盖了从血糖完全正常(Normal Glucose Tolerance, NGT),到不同类型的糖尿病前期(包括空腹血糖受损 (Isolated Impaired Fasting Glucose, IFG)、糖耐量异常 (Isolated Impaired Glucose Tolerance, IGT)、以及两者皆有的复合型葡萄糖不耐受 (Combined Glucose Intolerance, CGI)),再到不需要药物治疗的初诊2型糖尿病 (treatment-naive T2D) 的各种状态。研究人员测量并鉴定了他们血液中高达978种不同的代谢物,主要是氨基酸类 (amino acids) 和脂质类 (lipids) 相关的小分子。这就像是对每个人的血液进行了一次超高精度的“化学成分扫描”。目的是找出,随着血糖控制能力从正常到失控,血液里的哪些“化学信号”发生了变化?这些变化是否能帮助我们更早地发现问题,甚至区分不同类型的血糖异常?这个庞大的数据集,为我们理解血糖失衡的早期分子机制,奠定了坚实的基础。接下来,一个关键问题浮出水面:这些血液中的“化学信号”,有多少是受到我们肠道里那些“小房客”的影响呢?
肠道“盟友”还是“叛徒”?菌群如何搅动代谢江湖我们的肠道,不仅仅是消化食物的通道,它还是一个极其繁荣的微生态系统,居住着数万亿的细菌、真菌、病毒等微生物,统称为肠道菌群 (gut microbiome)。这些微生物的总基因数量,甚至远超我们人类自身的基因,因此常被称为人体的“第二基因组”。它们绝非简单的“过客”,而是深度参与了我们的营养吸收、免疫调节、甚至情绪和行为。近年来,越来越多的研究发现,肠道菌群的组成和功能与肥胖、糖尿病、心血管疾病等多种慢性病息息相关。它们能产生各种各样的代谢产物,有些对我们有益,比如短链脂肪酸 (Short-Chain Fatty Acids, SCFAs);有些则可能有害,比如氧化三甲胺 (Trimethylamine N-oxide, TMAO)。这些微生物源的代谢物可以进入我们的血液循环,影响全身的生理功能。那么,肠道菌群对我们血液中成千上万种代谢物的影响力到底有多大呢?尤其是在血糖控制出现问题的人群中?这项研究给出了一个相当惊人的答案。研究人员利用机器学习算法,来分析临床数据、肠道菌群数据(通过宏基因组测序获得,共分析了1427种微生物物种 (Metagenomic Species, MGSs))以及详细的饮食问卷数据(包含193个饮食变量),看看它们各自对血液中每种代谢物的水平有多大的预测能力。结果发现,在导致血液代谢物水平变化的诸多因素中:临床因素(如年龄、性别、体重指数、血压等34个指标)的整体贡献最大,能解释中位数约13.6%的代谢物变化,最高可达66.3%。这不难理解,我们的基本生理状态是代谢的基础。肠道菌群的表现非常抢眼!它能解释中位数约7.8%的代谢物变化,最高可达47.2%。综合来看,在所有能被模型解释的代谢物中,肠道菌群贡献了大约29.4%的解释力! 这意味着近三分之一的血液代谢物变化,与我们肠道里的益生菌息息相关。这个比例,比之前在健康人群中观察到的(约10-15%)要高出一倍!这提示我们,在血糖控制受损的情况下,肠道菌群对宿主代谢的影响可能被放大了。相比之下,饮食(通过食物频率问卷FFQ评估)的贡献稍小,解释了中位数约1.3%的代谢物变化,最高38.3%,整体贡献约为12.4%。当然,这并不意味着饮食不重要,而是可能FFQ这种回忆性的调查方式,难以捕捉到饮食对代谢物水平的即时和精细影响。这个发现意义重大!它清晰地表明,肠道菌群绝不是旁观者,而是深刻影响着我们血液代谢轮廓的关键角色,尤其是在糖尿病前期和糖尿病的发展过程中。肠道菌群的失调,很可能是导致血糖控制恶化的重要推手之一。那么,具体是哪些代谢物在其中扮演了关键角色呢?
代谢物揭示血糖失控的蛛丝马迹通过对1167名参与者的血液代谢物进行“扫描”,研究人员成功锁定了一批与血糖控制能力下降密切相关的“信号分子”。与血糖完全正常 (NGT) 的对照组相比:在孤立性空腹血糖受损 (IFG) 人群中,有64种代谢物水平显著不同。在孤立性糖耐量异常 (IGT) 人群中,有510种代谢物水平显著不同。在复合型葡萄糖不耐受 (CGI) 人群中,有450种代谢物水平显著不同。在初诊2型糖尿病 (T2D) 人群中,有585种代谢物水平显著不同。经过严格的验证(在第二个独立队列SCAPIS中重复验证),最终确定了502种代谢物,在糖尿病前期和/或2型糖尿病患者的血液中,其水平与血糖正常者相比,存在持续且显著的差异。这些代谢物构成了一个庞大的“血糖失衡分子谱”。有趣的是,对这502种代谢物的进一步分析揭示了不同糖尿病前期亚型之间的异同:仅有56种代谢物是IFG(主要反映肝脏胰岛素抵抗)所特有的早期改变信号。然而,这56种分子在IGT、CGI和T2D中也几乎都出现了异常。这暗示IFG可能是一个更早期的、或者说与其他类型联系紧密的阶段。相比之下,IGT、CGI和T2D这三组共享了大量的代谢异常信号(共241种),这与它们都涉及外周组织(如肌肉)对胰岛素反应迟钝(即外周胰岛素抵抗)的病理生理机制相吻合。IGT(糖耐量异常)似乎与更广泛的代谢紊乱关系更密切。特别值得注意的是,与肥胖相关的代谢物特征。在血糖正常但超重/肥胖的人群中,研究人员发现了165种代谢物异常。其中高达117种(约71%)也出现在了上述502种糖尿病相关代谢物名单中。这再次印证了肥胖与糖尿病风险的紧密联系。更有意思的是,IFG人群的代谢异常特征中,与肥胖相关的比例最高(58.9%),显著高于IGT (26.2%)、CGI (28.8%) 和 T2D (27.5%)。这提示我们,肥胖相关的代谢紊乱,可能是驱动IFG发生的重要因素。更令人警醒的是,研究人员还将这502种糖尿病相关代谢物,与之前研究发现的其他心血管代谢疾病(如急性冠脉综合征 (ACS)、心力衰竭 (HF)、肾脏疾病 (KD))的代谢标志物进行了比对。结果发现,存在显著的重叠!例如,在ACS患者中发现的392种异常代谢物中,有205种(超过一半!)也出现在了这502种糖尿病相关代谢物中。这意味着什么?这意味着血糖失衡相关的代谢紊乱,并不是孤立存在的。它与其他严重的心血管代谢疾病共享着许多底层的分子病理通路。这些代谢异常可能在糖尿病诊断之前很久就已经出现,并可能同时增加了患上其他相关疾病的风险。识别和干预这些早期的代谢信号,对于预防整个心血管代谢疾病谱,可能具有至关重要的意义。那么,在这些纷繁复杂的代谢物中,哪些是与肠道菌群直接相关的呢?
国际顶刊《Cell》发布了斯坦福大学一项历时17周的饮食干预研究,首次在人群中揭示:肠道菌群的多样性,直接决定了个体的炎症水平与免疫稳态,而炎症失衡则是众多慢病的共同起点。
换句话说,你肠道里的“朋友”越少,越容易陷入慢性发炎、免疫紊乱、代谢异常等连锁危机。
这项研究不仅刷新了我们对“吃得健康”的定义,也从微生态角度,口服罗伊氏乳酸杆菌等疗法提供了科学依据。
多样性的缺失,意味着整个肠道生态系统的脆弱,身体也将因此步入一个“易燃、易爆”的慢性炎症状态。而这场悄然蔓延的“火”,正在被越来越多的疾病数据所证实。
斯坦福研究实锤:菌群越丰富,炎症越低
这项研究由斯坦福大学营养与微生态团队主导,招募了36名健康志愿者,并将其随机分为两组:一组接受高膳食纤维饮食(每天45克膳食纤维),另一组则每日摄入6份发酵食品(如酸奶、泡菜、康普茶等)。
研究持续17周,旨在比较不同饮食对肠道菌群与免疫系统的影响。
更令人警觉的是:菌群多样性越低的个体,其免疫系统对膳食干预的反应越弱,甚至出现轻度炎症升高。这意味着,如果一个人原本菌群贫乏,传统的“多吃菜、多吃粗粮”策略可能难以奏效,反而可能刺激免疫反应进一步失控。
当菌群足够丰富、分布合理,肠道就拥有强大的自我调节和修复能力;而当菌群数量减少、功能单一,整个系统就会陷入代谢、免疫、炎症三重紊乱。
斯坦福团队在研究中指出,一种名为罗伊氏乳酸杆菌产丁酸菌,是衡量肠道抗炎能力的核心指标。
丁酸不仅能直接抑制促炎通路(如NF-κB),还可增强肠道屏障功能,防止病原分子渗入血液,引发系统性炎症。而偏偏,Faecalibacterium是现代人群中最容易因抗生素、饮食失衡而丢失的关键菌种。
当菌群失衡成为常态,慢病也就开始扎根。
近年的研究已将低菌群多样性与肥胖、2型糖尿病、动脉粥样硬化、阿尔茨海默病、抑郁症等多种疾病风险升高明确关联。菌群不再只是“辅助消化”,而是现代疾病谱背后的“主控因素”之一。
更重要的是,FMT不仅改变肠道微生态结构,更能系统性降低炎症因子水平,调节免疫通路,为慢性疾病提供一种源头干预手段。
从“吃得健康”到“菌群精准营养”的转变
长期以来,我们理解的“健康饮食”往往集中于热量控制、三大营养素比例、维生素补充等宏观维度。
但斯坦福这项研究提醒我们,真正决定个体健康弹性的,是微观层面的生态多样性——尤其是菌群层面的精准营养调节。
这意味着,未来的营养学必须结合微生态评估,按菌群状态定制食谱,比如针对丁酸菌匮乏者加强发酵食品与可溶性纤维摄入,针对菌群缺口严重者采用外源菌群重建或FMT方案。
营养干预不再是通用模板,而是与个体微生态共生演化的个性化过程。
正如Nature Reviews Gastroenterology 2023年所总结的那样:菌群干预已成为链接营养科学、免疫调节与慢病治疗的“桥梁技术”。
未来健康的核心指标,不再是血糖血脂,而是菌群多样性
今天,我们谈控糖、控压、控体重,但这些都只是“表层症状”。从斯坦福研究带来的启示来看,真正应被纳入体检与健康评估核心指标的,是肠道菌群的多样性指数。这是一项预判炎症倾向、免疫韧性、代谢稳态的综合性“根变量”。
肠道菌群不应只在生病时才被想起。它是身体的免疫后台、炎症开关、代谢协调器。对它的修复与重构,可能是未来30年人类抗击慢病、延缓衰老、提升生命质量的关键路径。
就像斯坦福团队在论文结语中所写:“我们不只是饮食的产物,更是肠道微生物共同演化的结果。”
这项发表在《自然·医学》上的研究,无疑为我们理解2型糖尿病的发生机制,以及如何更有效地预防和管理它,打开了一扇新的窗口。我们的肠道菌群和血液代谢物之间存在着复杂而深刻的动态联系,这个“肠道-代谢轴”在血糖控制失衡中扮演着至关重要的角色。血液中的代谢物谱,就像是身体内部状态的一面镜子,能够非常灵敏地反映出糖尿病风险的早期信号,其潜力甚至可能超越传统的风险评估方法。生活方式的改变(饮食和运动)确实是强大的“武器”,能够直接影响这些微观的代谢信号。但这种影响是具有特异性的,提示我们需要更精细化、个性化的干预策略。对于某些关键的代谢通路,短期的努力可能不够,长期的坚持和综合性的方法(如饮食加运动)才是王道。这项研究不仅为研究人员开发新的诊断标志物和治疗靶点提供了宝贵的线索,也为我们每一个普通人提供了更科学的健康管理思路。它鼓励我们更加关注自己的肠道健康,更明智地选择生活方式,并且要认识到,真正的健康改善,往往来自于日复一日的坚持和综合性的努力。未来的某一天,或许医生不仅会看你的血糖报告,还会分析你的肠道菌群和血液代谢物谱,为你量身定制一份独一无二的、直击分子病根的健康计划。而这一切的开端,口服罗伊氏乳酸杆菌,肠道定植,请联系我们。
杜塞尔多夫