最近十几年以来,世界对肠道菌群的研究越来越多,发现他们对健康有非常重要的影响,特别是对高血糖等慢性、生活方式引起的内分泌功能异常健康问题。今天,我们来介绍一下。
一、肠道菌群
肠道菌群主要是指定植在人体肠道内并长期与人体相互依存的细菌群,包括40多个菌属,400到500种菌种,数量达100万亿之多,是人体细胞的10倍,重量上相当于一个人的肝脏。人体肠道的正常微生物(主要是益生菌),如双歧杆菌,乳酸杆菌等能合成多种人体生长发育必须的维生素,如B族维生素(维生素B1、B2、B6、B12),维生素K,烟酸、泛酸等,还能利用蛋白质残渣合成必需氨基酸,如苯丙氨酸、缬氨酸和苏氨酸等,并参与糖类和蛋白质的代谢。肠道菌群对于维持正常的肠道功能有一定的帮助,如果肠道菌群发生了紊乱,会引起肠道疾病,影响身体的健康。
二、肠道微生物(菌群)本身就具有内分泌功能
肠道微生物组本身就是一种内分泌器官; 代谢组学和宏基因组学研究揭示了它们影响器官功能和随后的生理结果的细菌代谢物和成分。细菌衍生的代谢物和组分可以与宿主局部起作用,激活细胞受体或神经末梢,以及通过循环传播在远端起作用。他们的作用机制是多种多样的 - 旁分泌、内分泌和神经 - 但都集中在影响内分泌功能。
三、肠道微生物产生的不同代谢物有哪些?
人体胃肠系统无法消化所有碳水化合物。通常,这些难消化的碳水化合物被称为膳食纤维,并且到达胃肠道中的肠道微生物群,在那里它们经受酶分解。这产生了几类化合物,其中研究最多的是短链脂肪酸(SCFA)。SCFAs对人类健康的影响在文献中有很好的记载; 它们以局部和内分泌的方式起作用,到达肝脏、脂肪组织、肌肉和大脑等远端部位。随后,它们的生理作用变化很大,影响能量调节,炎症和癌症的调节。
从消化系统开始,研究表明,在改变膳食纤维摄入量或肠道微生物组修饰后,肠肽产生的变化可能发生。例如,研究表明肠道微生物组调节中不易消化的碳水化合物摄入可增加饱腹感并减少食物摄入以减少能量摄入。低聚果糖诱导的肠道微生物组的调节产生这种效应,并且是对于血液GLP-1和PYY水平的关键抗肥胖调节剂。
除了碳水化合物之外,氨基酸(特别是支链氨基酸(BCAAs))已经与2型糖尿病发生,即胰岛素抗性相关。在几项研究中已经显示了BCAAs源自肠道微生物群。在胰岛素抵抗个体中,用于BCAAs生物合成的酶被富集。
F. Backhed的一项开创性研究表明,通过微生物群将组氨酸代谢为丙酸咪唑,通过激活p38g / p62 / mTORC1途径直接导致葡萄糖失调。这最终导致IRS的抑制,IRS是胰岛素受体底物,其结合胰岛素并响应于此而发起细胞信号传导。然而,并非所有氨基酸衍生的微生物代谢物都与胰岛素抵抗或葡萄糖敏感性相关; 例如,微生物群代谢色氨酸以产生分子,例如吲哚及其衍生物。已经证明这些作为内分泌分子并激活芳烃受体(AhR),例如吲哚丙酸(IPA)。
最近的研究表明,IPA 通过保护β细胞功能和增加胰岛素释放来降低2型糖尿病发作的风险。与SCFAs一样,吲哚及其衍生物吲哚-3乙酸酯(I3A)通过刺激特异性肠内分泌L-细胞分泌GLP-1来调节宿主代谢。
四、肠道微生物群能控制大脑功能吗?
肠道微生物可以产生大脑的经典神经递质。它们的作用通过肠神经系统传递,肠神经系统与自主神经系统(ANS)相连。神经递质的作用可以是局部的,即影响运动和肠激素释放,或集中,影响情绪和认知。例子包括组胺; 这源于组氨酸,已被证明可增加人体哮喘,表明其在免疫调节中的作用。产生的另一种神经递质是5-羟色胺,这与包括肠道运动和免疫在内的几种生理过程有关。此外,微生物群已被证明会影响情绪; 无菌小鼠具有过度活跃的下丘脑 - 垂体 - 肾上腺素能(HPA)轴,其与负性情绪相关。
证实这一发现是一项研究,证明了益生菌B的给药。婴儿期降低了大脑中的5-羟色胺分解,表明这种益生菌具有抗抑郁特性。
由微生物群产生的其他神经递质包括γ-氨基丁酸(GABA)和儿茶酚胺,例如去甲肾上腺素和多巴胺,所有这些都是神经内分泌系统的关键调节剂。
微生物群还可以释放充当神经递质的气体。这些包括一氧化氮(NO)和硫化氢(H 2 S)。这些对肠道产生生理作用; NO来源于一氧化氮合成酶(bNOS),而H 2 S来源于胱氨酸的细菌代谢。两者都抑制平滑肌细胞,因此研究人员推测这种效应可以帮助控制血糖,因为抑制近端肠道运动已被证明可以改善这种状况。
五、微生物成分 是否可以调整内分泌
除细菌代谢物外,特定细菌成分也可作为调节宿主内分泌功能的因子。它们通过与宿主局部或远端表达的受体相互作用起作用。细菌酪蛋白分解蛋白酶B(ClpB)是宿主肽,其作为α-黑素细胞刺激激素(a-MSH)的构象模拟物,其调节人体的能量稳态。
ClpB与食物摄入量增加有关; 同时,与对照小鼠相比,具有缺乏ClpB合成的大肠杆菌菌株的小鼠显示出改变的食物行为,这证实了ClpB在调节宿主食物摄入中的作用。
另一种能够影响宿主代谢的细菌蛋白质已经在一项研究中进行了讨论,其中显示了A. muciniphila的外膜蛋白Amuc_1100的施用改善了肠道屏障功能并且显示了在肠道中所见的一些有益效果。
一些研究支持肠道微生物组作为内分泌器官本身以及人类内分泌系统的合作伙伴的作用。六、怎么改善肠道菌群?
1、科学分析肠道菌群,看看是否存在肠道菌群异常,针对性改善;2、匹配健康的供体,进行精准的肠道移植;
3、补充益生元、膳食纤维;
4、补充益生菌;
5、改善生活方式,多吃蔬菜、全谷物主食;
6、少用抗生素,少吃垃圾食品。