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生命密码2：人人都关心的基因科普 [:1700232020]
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生命密码2：人人都关心的基因科普 肠道菌群：身体代谢的指挥家
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肠道菌群相当于我们后天获得的一个重要“器官”，它们为我们提供人体自身不具备的酶和生化代谢通路，影响人体的消化、营养及药物代谢、肠屏障功能、免疫及维生素合成等。
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New Scientist网站上曾有一则新闻：一位原本健康的46岁美国男性，2011年开始莫名出现精神恍惚、眩晕与记忆衰退等症状，严重干扰生活，最后不得不辞掉工作。虽然他曾多次就医，但医生根本查不出有任何问题，2014年甚至有心理医生给他开了抗抑郁药，但依然无效。
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而这一切的根本原因让人啼笑皆非：原来机缘巧合之下，一些酿酒酵母菌（Saccharomyces cerevisiae）在他的肠道里成功存活并繁衍生息了！按常理，肠道里各种菌群会互相帮助或牵制，形成动态又微妙的平衡，酿酒酵母菌本是无法在肠道中“安居乐业”的。也许是这名男子在2011年初时服用的抗生素，破坏了他肠道菌群的平衡，导致酿酒酵母菌能在他肠道中存活、繁殖，并利用他肠道中的淀粉食物发酵产生酒精，导致他长期处于“醉酒”的状态，引起了这一系列的困扰。
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虽然这属于罕见个例，但《生命密码》中曾提到，人体本身就是一个和菌群休戚与共的巨大生态系统。食物、肠道菌群及其产物对我们身体、心理健康的影响之大，由此可见一斑。
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肥胖、代谢综合征与肠道“指挥家”
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一般认为，超重和肥胖是能量摄入过多、消耗减少，造成能量代谢不平衡的后果。而近几年越来越多的研究表明，肠道菌群参与人体能量代谢的调控，并与肥胖症等代谢性疾病有关。
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2012年，上海交通大学赵立平教授团队实验室通过实验发现，一种叫阴沟肠杆菌（Enterobacter cloacae）的条件致病菌可以在肠道中产生内毒素，能促使小鼠关闭消耗脂肪需要的基因，激活合成脂肪的基因，还能引起小鼠炎症和胰岛素抵抗，让小鼠患上严重的肥胖症。2015年，赵立平教授通过饮食干预来调整肠道菌群，使因患有小胖威利（Prader-Willi）综合征而暴食、肥胖的儿童成功减重，证明了肠道菌群和肥胖之间具有直接因果关系，而且通过调整肠道菌群能够达到控制体重的目的。
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脂肪积累和全身系统性慢性低度炎症，是肥胖等代谢性疾病患者普遍具有的两大临床表征。在脂肪积累方面，肠道菌群帮助人体消化自身无法分解的复杂碳水化合物，使我们从食物中获得更多能量，通过调控能量代谢相关基因的表达，控制脂肪的积累；在慢性炎症方面，肠道菌群抵御有害菌入侵，降低有害菌引起慢性低度炎症的概率。
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试想，假如体内有“肥胖助力菌”，让人患上肥胖症，从而引发糖尿病、高脂血症、高血压、高血尿酸、非酒精性肝病、心血管疾病、动脉粥样硬化和某些癌症，就像体内安放了不定时炸弹一样危险。
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然而携带“肥胖助力菌”的人是否都受其所害，与健康饮食与否有密切关系。这个“害菌害己”的因果顺序大致如下：长期不合理的饮食（高脂、高糖）破坏肠道菌群平衡→肠道益生菌减少→肠道屏障功能减弱→内毒素（脂多糖等）进入血液循环→导致全身性慢性炎症→引发胰岛素抵抗、脂肪过度积累等后果。
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希望通过调整肠道菌群来保持健康体重？当然可行。我们首先需要了解摄入不同的食物后，肠道菌群会受到什么样的影响，继而身体代谢会产生什么变化。简单来说，远离高油高糖的加工食品，多食用天然蔬果杂粮等，就能促进肠道益生菌的生长，优化身体代谢。
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示意图：高脂饮食会促进肠道内有害菌群繁殖和脂质吸收；而健康饮食则会促进肠道内益生菌生长，阻止脂质吸收（绘图：傅坤元）
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Ⅱ型糖尿病是由于血糖平衡失调而表现出的高血糖症状，此病往往是肥胖症的并发症，又是一系列代谢相关性疾病的糖代谢异常表现，伴有全身慢性轻度炎症。2012年，华大基因与深圳市第二人民医院联合对345名中国人的肠道菌群进行宏基因组关联分析，共鉴定出约6万个与Ⅱ型糖尿病相关的分子标记，从分子层面上明确了Ⅱ型糖尿病患者与健康人群在肠道菌群上的差异。
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肠道菌群紊乱导致的糖代谢异常，与两种重要物质有关：一是脂多糖（Lipopolysaccharide，LPS），高脂饮食造成肠道菌群失调，有害菌中的LPS进入血液循环，引起胰岛组织慢性炎症以及血管内皮结构、功能异常，导致胰岛素分泌不足和胰岛素抵抗；二是短链脂肪酸（Short-chain Fatty Acids，SCFA），肠道益生菌减少后，其代谢产物SCFA也随之减少，肠上皮细胞缺少SCFA的诱导，导致脑肠肽和各种生长因子的分泌受抑，引起胰岛组织功能受损和胰岛素抵抗。
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总的来说，肠道中有害菌太多、益生菌太少会使肠道菌群失去平衡，结果都是损害胰岛组织功能和胰岛素作用，最终导致Ⅱ型糖尿病的发生。
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除了影响人体的糖代谢，肠道菌群还能通过合成代谢酶等方式，参与人体其他物质的代谢，调控“四高”（高血脂、高血压、高血糖、高尿酸）的发生，因此肠道菌群又被称为“身体代谢指挥家”。
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肠道菌群基因的编码蛋白含有胆固醇氧化酶，能抑制肝脂肪合成酶的活性，调节胆固醇在血与肝脏中的分布，影响胆盐的肠肝循环。肠道中的一些益生菌，如乳杆菌（Lactobacillus）、双歧杆菌（Bifidobacteriu）、肠球菌（Enterococcus）直接参与胆固醇代谢。
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当长期高脂饮食破坏肠道微环境时，肠道菌群中脂代谢相关酶的活性也会改变，造成人体脂代谢紊乱，引起血脂异常。因此，通过调整饮食结构、补充肠道益生菌，便能对高血脂达到“治本”的效果。
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近年来高尿酸在沿海地区越来越高发，在各年龄层人群中蔓延，甚至越来越多20来岁的青年因为饮食不节制而患上高尿酸，并发展为严重痛风。目前临床上对痛风的治疗干预还十分有限，要想防治高尿酸和痛风，还得在与代谢密切相关的肠道菌群上做文章。研究证明，高尿酸人群的肠道菌群确实与健康人群的菌群不同，也许今后通过干预肠道菌群，支援“身体代谢指挥家”，便能有效控制“四高”。
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益生菌、益生元与代谢综合征
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既然要给“身体代谢指挥家”增加帮手，除了从饮食营养上改变，还要重点说说两个以肠道菌群为靶点的“小助手”——益生菌和益生元。
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益生菌在某些人体临床试验中效果斐然。目前已有研究发现，服用适合种类的益生菌可降低血脂异常人群的总胆固醇、低密度脂蛋白胆固醇（Low Density Lipoprotein Cholesterol，LDL-C）和三酰甘油，降低初诊Ⅱ型糖尿病患者的空腹血糖，改善初诊高血压患者的收缩压和舒张压。
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