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肠道菌群破坏如何导致体重增加?

时间:2022-05-16 08:01来源:菌情观察室 作者:bio149发布 浏览次数:
  肥胖如今已经成为一种全球现象,甚至在欠发达国家也越来越普遍。超重和肥胖是一种由多种因素引起的问题,需要综合考虑。肠道菌群对于平衡体重也非常重要,因为它会影响食物中能量的使用、脂肪代谢、食欲、炎症过程和激素功能。肠道菌群组成的变化可能是超重的原因,也可能是超重的后果,会形成一种恶性循环。

  什么是肠道菌群

  人类从一出生开始就与细菌和其它微生物共存。肠道菌群是一种“隐性的器官”,其组成和对人体健康的重要性近几年才被人们所认识。

  肠道微生物的数量远远超过人类自身的细胞数量,其编码的基因比人类自身基因组多100倍,它由细菌、病毒、古细菌和真菌组成。如此高的比例,以至于人们想知道到底是谁在控制谁。实际上,我们之间是一种互惠互利的共生关系,没有彼此,我们都无法生存。

  人类为肠道微生物提供了生存空间、安全保障和食物;另一方面,肠道微生物在维持体内稳态方面发挥着重要作用,包括维持适当的体重,参与许多身体过程,包括消化、能量调节、免疫调节、维生素合成以及保护免受病原菌和外来物质的侵袭。

  只要肠道菌群平衡,对人体健康就有极好的效果,但是当它被破坏时,就可能引发许多慢性疾病,比如糖尿病、肠易激综合征、自闭症、抑郁症等等。

  大肠是细菌最多的地方,因为在小肠中消化酶、胃酸和胆盐较多,对细菌的生存非常不利。肠道菌群主要由6个细菌门组成,其中以厚壁菌门和拟杆菌门为优势菌群,它们总共代表了80%以上的细菌物种,它们对人们的健康有着巨大的影响。超重的人与正常体重的人相比,厚壁菌门和拟杆菌门的比例发生了变化。

  什么影响肠道菌群?

  肠道菌群是非常动态的,它会对许多环境因素作出反应。因此,从出生开始,肠道微生物的组成和多样性就在不断变化。

  最重要的时期是生命的最初几年。在这一时期,母亲对婴儿肠道菌群的建立影响很大。分娩方式(顺产 vs 剖腹产)、生命头几个月的喂养方式(母乳喂养 vs 配方奶喂养)和家庭环境是儿童肠道菌群的基础。

  当孩子开始添加辅食时,又会发生剧烈的变化,肠道菌群会变得更加多样化。到大约两岁半时,肠道菌群变得与成人相似。

  尽管肠道菌群在成年期会变得更加稳定,但是许多不同的因素会影响它的多样性和组成。它的发育也受到卫生条件、环境、压力、酒精摄入、昼夜节律、年龄和遗传因素等的影响。如果我们使用药物,尤其是抗生素和抑制胃酸的药物,肠道菌群也会发生很多变化。

  然而,在影响肠道菌群的所有因素中,影响最大的是营养。高饱和脂肪、高糖、低膳食纤维的高度加工食品对厚壁菌门/拟杆菌门的比例有负面影响。另一方面,地中海式饮食模式有助于保持有益和有害细菌的良好平衡。

  影响肥胖的最重要的因素

  事实是,肥胖是由能量摄入和消耗之间的长期失衡造成的。想要减肥,大家可能想到的就是增加能量消耗和减少能量摄入。这看起来似乎很简单,但是正在减肥的人们可能知道,这并不容易。

  体重是通过影响能量摄入和消耗的复杂的激素、神经和代谢机制来调节的。

  能量摄入过多主要是由于摄入了高度加工的食物,这些食物含有大量的饱和脂肪和糖,因此能量极其丰富。这些食物进入我们的身体,很容易超过我们的日常能量需求,并开始在我们的脂肪组织中储存多余的能量。与此同时,这也会对其它身体过程产生负面影响,比如引发慢性炎症。

  这种类型的饮食还会引起肠道菌群组成的变化,减少其多样性,这对人的健康和体重极其重要,因为肠道菌群显著影响新陈代谢、食欲、胆汁酸代谢、激素和免疫系统。

  肠道菌群如何影响体重?

  肠道菌群直接影响食物的消化、吸收和代谢,并可能通过不同的机制对体重增加产生影响。

  1、肠道菌群对能量摄取有显著影响

  消化道中的细菌负责能量的摄取,因为它们参与了人类通常无法消化的食物的消化。通过这种方式,它们能够获得原本无法获得的能量。

  超重的人肠道菌群的组成发生了改变,它们的肠道菌群缺乏丰富度和多样性,来自厚壁菌门的细菌增多,而拟杆菌门的细菌减少。我们知道,来自厚壁菌门的细菌能够更有效地分解那些难消化的碳水化合物,并将它们转化为可以吸收的短链脂肪酸,从而获得更多的能量。

  西式饮食富含饱和脂肪和糖,缺乏膳食纤维,为厚壁菌门细菌创造了一个友好的环境,导致那些有效代谢碳水化合物的细菌的生长,从而使其能够从摄入的食物中获取更多的能量。如果这些额外的能量不能够被消耗掉,就会储存在脂肪中。

  短链脂肪酸(乙酸、丙酸和丁酸)是人类无法消化的膳食纤维发酵的副产物,它们可以作为不同器官细胞过程的一种能量来源。例如,肠道细胞从短链脂肪酸中获得60-70%的能量。

  然而,不同的短链脂肪酸也具有不同的代谢作用。丁酸是肠道细胞的主要能量来源,而乙酸和丙酸则用于产生脂肪和胆固醇以及糖异生(产生葡萄糖的过程)。

  然而,并非所有事情都像一开始看起来那么简单。另一方面,短链脂肪酸对体重有巨大的好处和积极的影响。例如,乙酸可以穿过血脑屏障,影响下丘脑和抑制食欲;丁酸可以抑制食欲刺激神经元的活动。

  身体脂肪增加不仅仅是更有效地利用食物中的能量的一个结果,这也基于微生物遗传学,因为多达75%的与肥胖相关的微生物基因属于放线菌门,25%属于厚壁菌门,另一方面,42%的与苗条相关的基因属于拟杆菌门。

  2、肠道菌群参与胆汁酸代谢

  胆汁酸和肠道菌群之间的联系是双向的。胆汁酸除了对脂肪的有效消化起关键作用外,还对肠道菌群起着调节作用。胆汁酸有抗菌作用,它们会破坏细菌细胞壁,阻止细菌生长。以大量食用动物性食物为基础的饮食会增加能够抵抗胆汁酸的微生物数量,从而导致肠道菌群的破坏。

  另一方面,肠道细菌可以将肝脏中胆固醇合成的初级胆汁酸代谢成次级胆汁酸。因此,肠道菌群对脂肪和胆固醇代谢平衡具有影响。

  3、肠道菌群紊乱可导致系统性炎症

  肥胖与轻度慢性炎症有关,慢性炎症可导致胰岛素抵抗和某些代谢性疾病,比如2型糖尿病、心血管疾病、非酒精性脂肪肝等。炎症和肥胖之间的关键联系是肠道菌群的紊乱导致的肠道通透性增加。在肥胖人群中,引发系统性炎症的诱因之一是内毒素(脂多糖LPS),这是革兰氏阴性细菌细胞壁的组成部分。

  富含脂肪和糖的饮食会导致肠道菌群受到破坏,使得一些富含脂多糖的细菌占据优势。另一方面,这样的饮食也会危害肠壁的通透性。

  肠道通透性的增加会使得更多的脂多糖进入血液,导致内毒素血症。它们进入血液后,会增加炎症过程,刺激脂肪堆积、高血糖、脂肪肝,引发胰岛素抵抗,而这通常与代谢性疾病的发生有关。

  另一方面,也有一些细菌细胞(比如双歧杆菌、嗜黏蛋白阿克曼氏菌)有助于稳定肠壁、减少系统性炎症、胰岛素抵抗和调节体重。

  4、肠道菌群影响食欲

  肠道和大脑是紧密相连的,它们之间通过自主神经系统和内分泌系统(激素)进行双向交流。

  身体的不同器官,比如胃、胰腺、肠道和脂肪组织,会释放激素,刺激或抑制食欲。食欲是通过中枢神经系统(下丘脑)控制的,它对胃和肠道激素信号以及来自脂肪组织的信号做出反应。

  肠道菌群及其发酵过程中产生的代谢物会刺激激素和神经递质的释放,并对合成哪些激素和合成多少激素产生影响。肠道菌群就是这样影响饥饿感或饱腹感的。瘦素和胃饥饿素是显著影响能量平衡的两种激素。

  脂肪组织除了具有储存能量的基本功能外,还具有分泌瘦素等激素的功能。瘦素是一种有助于长期调节能量平衡并将有关能量储存状态的信息以脂肪组织的形式传递给大脑的激素。当能量储存较高时,它会抑制食物摄入,刺激能量消耗。

  另一方面,胃饥饿素是一种短期作用的激素,在我们不吃东西的时候释放。它在能量平衡过程和影响食欲调节机制中发挥作用。胃饥饿素在胃中释放,由迷走神经激活,或者通过血流转移到大脑,在那里它穿过血脑屏障,将饥饿信号传递到大脑,刺激食物摄入。

  如何重建肠道菌群平衡

  肠道菌群具有极强的适应性和敏感性。如果我们改变饮食,肠道菌群组成的变化在最初的24小时内变得明显,并最终在10天内稳定下来。我们可以通过对饮食进行适当的干预来影响肠道菌群的组成。

  我们需要采取的第一步是减少高度加工的食品以及富含饱和脂肪和糖的食品的摄入,因为这类食物对肠道菌群有害。

  我们的饮食应该主要以植物性食物为基础,并且尽可能多样化,包括富含膳食纤维的豆类、坚果、种子类、水果和蔬菜。

  在饮食中加入以下某些营养物质,也有助于支持有益的肠道菌群:

  膳食纤维:当我们谈论肠道菌群时,我们不可能回避膳食纤维,因为它们是对有益的肠道微生物最重要的营养,因此对肠道健康来说是最重要的。我们健康的基础是拥有一个功能良好的肠道。即使膳食纤维的摄入量短期小幅增加也会引起肠道菌群的巨大变化,我们的目标应该每天摄入至少30克膳食纤维。

  多酚和类黄酮:多酚和类黄酮通常存在于水果、蔬菜、绿茶、咖啡、豆类、坚果和种子中,它们具有抗氧化、抗炎症、神经保护的特性。这些化合物吸收缓慢,所以它们在肠道中停留的时间更长,我们可以利用它们对肠道菌群的所有有益影响。

  Omega-3脂肪酸:Omega-3脂肪酸是人体自身不能产生的必需脂肪酸,所以我们需要通过食物摄取。除了它们在体内的其它重要作用(比如心血管健康),我们不能忽视它们对肠道菌群的积极影响,因为它们直接调节肠道菌群的多样性,减少因脂多糖引发的炎症过程,并对短链脂肪酸的产生产生有益的影响。

  益生菌和益生元:益生菌和益生元也很重要。益生菌是对我们的健康有益的活性微生物,它们可以在发酵食品中找到,比如酸奶、酸菜、泡菜、味噌等等,也以食物补充剂的形式存在。当它们被摄入时,它们直接进入消化道,从而帮助恢复被破坏的肠道菌群。益生元是肠道有益菌群的食物,它们调节肠道pH值,使其不适合致病性细菌的生长,并帮助调节食欲。益生元需要有两种特性:第一,肠道菌群可以利用和发酵;第二,它也必须从科学上证明具有有益健康的效果。主要的益生元包括菊粉、低聚果糖、低聚半乳糖等等,它们可以在水果、蔬菜以及坚果和豆类等食物中找到。

  总而言之,肠道菌群与体重增加之间密切相关。在超重人群中可以看到肠道微生物多样性的降低,这也与血脂异常(甘油三酯和胆固醇升高)、血糖控制不良和低度炎症升高有关。饮食干预仍然是减肥的最佳策略,但是我们不只是要简单地考虑减少食物摄入的数量,以减少能量的摄入,同时我们还需要考虑食物的质量,以支持健康平衡的肠道菌群。




 
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