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Human Gut Microbiota in Obesity and after Gastric Bypass

 林轶凡 翻译/孙建琴 审校

（复旦大学附属华东医院临床营养中心，上海200040）

    摘要

    最近的证据表明人体肠道内的微生物群落可能在肥胖的发病过程中起到重要作用。我们使用454焦磷酸测序技术对微生物16S rRNA基因进行PCR扩增后测试了184094个序列，用以比较9个人的微生物群落，分为正常体重、肥胖及胃旁路手术后组，每组3人。基因分析表明，虽然细菌在人体肠道环境内高度多样化，在3个研究小组中主要存在的是有明显差异的6种细菌。具体来说，Firmicutes（硬壁菌）在正常体重和肥胖者体内占优势，但是在Gammaproteobacteria比例较高的胃旁路手术后者体内明显减少。许多产氢的Prevotellaceae在肥胖者体内高度富集。不同于高度多样化的细菌，Archaea（古细菌）主要由Methanobacteriale组成，这是一种氧化氢气的产烷生物。利用实时PCR技术，我们发现肥胖者体内的耗氢的古细菌明显多于正常体重或胃旁路手术后者。并存于肥胖者肠道内产氢的细菌和相对较多的耗氢的古细菌引发一种假说，可能细菌和古细菌间氢的转移是肥胖者大肠的能量摄取能力提高的重要机制。胃旁路手术后者大量的肠道细菌种类变化可能反映了外科手术所引起的肠道改变以及后续的食物摄取、消化改变的双重影响。

    总结假说和启示

    我们的结论扩展了其他证明肥胖者体内存在着独特的产氢菌群，特别是Prevotellaceae和硬壁菌属的研究结果。在肥胖受试者的肠道内，这些产氢的细菌与相对较多的耗氢的古细菌共存。这些产烷生物可能占到结肠内厌氧菌的10%。鉴于生长速度较慢，它们更有可能生活在上皮细胞生物膜中而非粪便中。另一方面，生活在更接近肠上皮细胞处可能使严格厌氧的产烷生物暴露于更易氧化的环境。必须分析肠粘膜活检标本以解决粘膜生物膜内产烷生物的比例是否高于粪便标本的问题。这一分析也将有助于确定肠道粘膜层中是否有较多的产氢细菌。以往的研究发现粘膜和粪便样本中不同的细菌组成，而粘膜中细菌发挥有益的功能，包括加强营养吸收、诱导宿主免疫功能，和改善宿主基因表达。
    植物多糖和膳食纤维被肠道细菌发酵产生短链脂肪酸，包括甲酸、乙酸、丙酸、丁酸和乳酸。氧化氢气的产烷生物增多有利于发酵，产生更多的短链脂肪酸。甲酸可被氢营养的产烷生物直接利用。丙酸、丁酸和乳酸可被发酵成醋酸和氢气，后者再被氢营养的产烷生物利用。因此，氧化氢气的产烷生物增多可能增加植物多糖向着短链脂肪酸尤其是醋酸的转换。我们的发现与能量体内平衡有明确的联系，因为细菌发酵所产生的短链脂肪酸通过肠道上皮被吸收，而氢气是众所周知的微生物群落能量交换的要素。
    研究结果让我们得出关于细菌和古细菌间氢的转移及其如何影响人类能量摄取的假说。产烷生物的快速摄氢加速了植物多糖和其他碳水化合物被诸如Prevotellaceae的产氢菌发酵的过程。加速的发酵刺激通常不消化的有机物水解，并增加人类肠道可吸收的醋酸的产生。
    （摘译自：Zhang H, DiBaise JK, Zuccolo A, et al. Human gut microbiota in obesity and after gastric bypass. Proc Natl Acad Sci U S A. 2009 Jan 21.）