肠道菌群失调与2糖尿病关系的研究进展

张笑荣1 王开元2 苏诗薇3

河北省唐山市 华北理工大学 063210

摘要：肠道微生物对维持人体的正常生理活动起着重要的作用，而且与多种人类疾病的发生发展相关，可直接引起人类机体的新陈代谢功能变化,进而直接参与肥胖、2型糖尿病等多种代谢不良性疾病发生与发展。2型糖尿病是一种常见的临床慢性疾病,但临床发病缓慢，其机理尚无定论。本文概述了目前有关２型糖尿病（T2DM）与肠道菌群相关性​​的研究，并总结了T2DM与肠道菌群失调的联系，为临床诊断提供依据。

关键词：T2DM；肠道菌群失调；致病机制；

随着社会的进步飞速发展,人们的饮食习惯发生了很大的变化。盐、糖和脂肪的过量摄入导致了诸如脂肪肝和糖尿病等慢性代谢疾病发病率的增加。糖尿病已逐渐发展成为当今世界广大范围内日益严重的一个社会健康问题。2019年国际糖尿病联盟（IDF）调查结果分析显示, 在全球4.63亿患者中，中国糖尿病患者数排名第一，总人数约为1.164亿人，糖尿病是中国第一大慢性病。中国老年人糖尿病的平均发病率约每年为10%^[1]，其中，T2DM患者占糖尿病患者人群总数的90%以上^[2]。 因此,研究如何预防和治疗T2DM具有十分重要的意义。

1.肠道菌群

肠道菌群是人体最大的一个微生态系统,可能会对整个人体的营养物质和能量新陈代谢状况产生不良影响。人体的胃肠道中经常寄生着大量的细菌,正常的人类肠道菌群主要为厌氧菌，可细分为：硬毛菌,拟杆菌,变形杆菌,放线菌,梭菌和各种疣状菌等。尽管细菌数量结构差异很大,但99%以上是由30-40种同类细菌共同组成的,根据它们的功能，可以大致分为三类：有益细菌，有害细菌和条件致病菌，其他细菌占很小的比例^[3]。

2.肠道菌群和T2DM

最近有研究表明，饮食不均衡会改变肠道微生物的结构，使致病微生物成为优势菌群，还可能导致糖尿病。一般认为，T2DM的发生是由营养过剩引起的肠道微生物失调导致的。T2DM是一组代谢综合症，尽管尚不清楚T2DM的病因和发病机制，但其发生与胰岛素分泌不足或胰岛素抵抗（IR）有关，而IR通常与肥胖相关，与遗传、环境和饮食因素造成的后果程度是相当的。与正常人相比，糖尿病人肠道菌群中双歧杆菌，梭菌和纤毛虫的数量减少^[4]，杀菌剂和β-变形杆菌的数量增加，但是比率似乎与体重无关，从而证实它们与降低的葡萄糖耐量有关。

3. 肠道菌群失调引起T2DM的机制

糖尿病患者肠道菌群失调容易导致结构多样性和菌群稳定性的严重破坏。有益细菌数量减少或有害和条件致病菌的增加都可直接诱发慢性肠道炎症,从而引起IR。但是，尚未研究出由肠道菌群失调引起的T2DM的机制，目前可能的机制包括短链脂肪酸理论、胆汁酸理论、内毒素理论等。

3.1短链脂肪酸理论

短链脂肪酸（SCFA）是具有1-6个碳原子的有机羧酸，主要是通过肠道细菌对寡糖、多糖、蛋白质和糖蛋白的发酵产生的，乙酸、丙酸和丁酸相对丰富。常见的产生SCFA的细菌包括拟杆菌、梭菌、双歧杆菌等。人体中有90％-95％SCFA位于结肠，并被肠上皮细胞摄取^[5]。这些SCFA可以直接控制胰岛β细胞的数量和功能，促进肝糖异生的代谢，并提供近30％肝脏代谢所需的能量^[6]。因此，SCFA在人体中起着重要的作用。

研究发现，SCFA与T2DM密切相关，糖尿病患者中产生SCFA的细菌异常，导致SCFA的异常产生^[7]。此外, SCFA减少还通过多种免疫方式直接引起T2DM,严重影响人体肠道内的抗炎能力、削弱激活人体SCFAS受体的能力,导致人体胰岛细胞功能严重受损,胰岛素敏感性明显降低和IR的发生。

3.2胆汁酸理论

胆汁酸调节需要人体肠道菌群、肠道、胃及肝脏共同发挥作用。肠道菌群通过肝脏代谢产生的初级胆汁酸直接代谢为次级胆汁酸,并促进次级胆汁酸代谢受体的激活，参与胆汁酸的合成和重吸收。胆汁酸可以维持在胃肠道的血液屏障保护功能,防止肠道细菌过度生长^[3]。因此，肠道菌群紊乱导致继发性胆汁酸产生减少，受体激活减少，进一步导致葡萄糖代谢紊乱和T2DM的发生。

3.3内毒素理论

内毒素是革兰氏阴性细菌细胞壁的最外层部分。高脂饮食和其他因素会引起肠道菌群失调，双歧杆菌和乳杆菌等有益细菌的比例下降，肠壁通透性上升。内毒素通过产生和吸收更多的LPS抑制肠屏障功能发生肠道菌群失调。

4.小结

目前,已经发现有越来越多的临床研究结果表明T2DM疾病发生与发展和肠道菌群失调具有较强的相关性,肠道菌群在很大程度上直接影响机体血糖的代谢。因此,有必要对患者肠道内菌群的变化进行深入研究，采取措施来调节T2DM患者机体肠道菌群的结构，研究新的防治方法及药物，最终达到防治T2DM的目的。

参考文献

1. L. Wang, P. Gao, M. Zhang, et al., Prevalence and ethnic pattern of diabetes and prediabetes in China in 2013, Jama .2017,317 (24) :2515–2523.

2. N. Holman, B. Young, R. Gadsby, Current prevalence of Type 1 and Type 2 diabetes in adults and children in the UK, Diabet. Med. 2015,32 (9): 1119–1120.

3. F. Guarner, J.R. Malagelada, Gut flora in health and disease, Lancet .2003,361 (9356):512–519.

4. X. Zhang, D. Shen, Z. Feng, et al., Human gut microbiota changes reveal the progression of glucose intolerance, PLoS One .2013,8 (8)：e71108.

5. R. Corrêa‐Oliveira, J.L. Fachi, A. Vieira, et al., Regulation of immune cell function by short‐chain fatty acids, Clin. Transl. Immunol. 2016,5 (4):e73.

6. H. Brüssow, S.J. Parkinson, You are what you eat, Nat. Biotechnol. 2014,32 (3):243–245.

7. J. Qin, Y. Li, Z. Cai, et al., A metagenome-wide association study of gut microbiota in type 2 diabetes, Nature.2012,490 (7418):55–60.

1 华北理工大学临床医学院

2 华北理工大学公共卫生学院

3 华北理工大学临床医学院