操縱體內微生物真的可以幫助減肥么？

　　肥胖已經被認為是一種全球流行病，而且還在持續增加。根據美國疾病控制中心(Centers for Disease Control)的數據，超過40%的美國人被認為患有肥胖癥。

　　與肥胖相關的不良健康影響范圍很廣，包括2型糖尿病、冠狀動脈疾病、中風、睡眠呼吸暫停和某些癌癥等嚴重疾病。患者常常會感到抑郁、行動不便、社交孤立和無法工作。

　　每年美國在肥胖方面的花費接近3160億美元，了解如何抑制肥胖不僅會使人口更健康，而且還有助于減少失控的醫療成本。

　　盡管肥胖問題迫在眉睫，但其原因仍不清楚。研究人員普遍認為，基因和腸道微生物組的組成和活動是決定誰肥胖誰不肥胖的重要因素。

圖片來源：npj Biofilms Microbiomes

　　隨著人們對人類微生物群落的興趣和了解的增加，研究人員越來越多地從腸道中尋找答案，從而找到新的、更有效的診斷和治療方法。

　　人體腸道中數以萬億計的微生物在體內發揮著廣泛的關鍵功能，甚至還與人的情緒和行為有關。微生物的關鍵職責之一是對我們所消化的食物中的營養物質進行微觀管理，這也是微生物在調節體重方面發揮核心作用的原因之一。

　　在一項最近發表在npj Biofilms and Microbiomes上的題為"Temporospatial shifts in the human gut microbiome and metabolome after gastric bypass surgery"的新研究中，亞利桑那州立大學（ASU）研究員Zehra Esra Ilhan、ASU生物設計教授Rosa Krajmalnik-Brown以及來自梅奧診所和太平洋西北國家實驗室的研究人員，已經另一步了解了胃旁路手術后腸道如何變化。

　　Ilhan說："我們的研究結果強調了手術后腸道代謝所反映的粘膜和糞便菌群變化的重要性。手術后微生物的變化與糞便發酵和膽汁酸代謝的持續變化有關，兩者都與改善代謝結果有關。"

　　除了胃旁路手術后肥胖相關并發癥的預期減重和改善外，研究人員還觀察到手術的影響不僅限于糞便群落，粘膜組織也被改變。微生物組的變化與分支鏈脂肪酸(氨基酸發酵產物)濃度的增加以及糞便樣品中初級和次級膽汁酸濃度的整體下降有關。膽汁是一種堿性液體，有助于消化。

　　該研究的首席研究員Ilhan說："以前的減肥手術-人體微生物組研究主要依賴糞便樣本，因為通過腸粘膜的取樣需要一個侵入性的過程。"在進行這項研究時，Ilhan是krajmalick  -brown實驗室的一名博士生。她目前正在INRAE-French國家農業、食品和環境研究所進行研究。

　　減肥手術是一種通過改變消化系統來減肥的手術。這些變化是生理和化學的，包括胃限制、吸收不良、膽汁酸代謝和化學信號。

　　"黏液膜是宿主與微生物相互作用的關鍵部位。我們知道，通過糞便取樣，我們對粘膜群落如何與宿主免疫系統和上皮細胞(上皮細胞是排列在你身體表面的細胞)相互作用的認識不足，"Ilhan說。

　　雖然胃旁路手術已經成功地治療了許多病態肥胖患者，但這是一種嚴重的、侵入性的手術，并非沒有風險和費用。此外，有些病人體重會反彈，可能是因為他們缺少永久減肥所必需的有益微生物。

　　krajmalick  -brown說："了解腸道內的微生物行為可能會產生一種益生菌，它可能取代手術，或者是一種改進的指標，以確定最佳的手術和持續減肥方案。"

　　在縱向研究中，受試者提供糞便樣本和直腸粘膜樣本。在基線時，通過未鎮靜的軟性乙狀結腸鏡收集直腸粘膜樣本，在胃旁路手術后12個月再次收集直腸粘膜樣本。研究人員分析了從糞便和粘膜樣本中提取的微生物DNA。糞便代謝物分析采用高通量代謝組學方法。

　　在肥胖患者的腸道中發現了一種病理指示物，腸道微生物群落的多樣性明顯較低。腸道微生物的高度多樣性對健康至關重要。

圖片來源：npj Biofilms Microbiomes

　　2009年，krajmalick-brown的研究小組首次表明，胃旁路手術使腸道微生物群落的組成發生了深刻的變化。術后胃旁路手術患者的腸道菌群與肥胖及正常體重患者有顯著差異。

　　在2017年的一項研究中，該團隊又采取了另一個步驟，通過比較胃旁路手術和胃束帶手術后微生物和代謝物(代謝物是機體、細胞或組織內存在的代謝物的總數)的變化。這項研究表明，胃旁路手術引起了腸道的顯著重組，增加了微生物的多樣性。與環扎手術(也稱為腹腔鏡可調節胃束帶術)相關的腸道微生物群的變化是溫和的，伴隨的體重減輕不那么明顯。早期的研究表明，當無菌小鼠接受了胃旁路手術小鼠的糞便移植后，脂肪減少，體重減輕。

　　Krajmalick-brown的團隊目前正在從事一個由NIH資助的項目，其主要目標是量化微生物群落對宿主能量平衡的貢獻。這個項目的目的是將這個領域從關聯轉移到因果關系，并幫助確定微生物和代謝物如何對抗肥胖。

　　Krajmalick-brown是ASU可持續工程與建筑環境學院的教授，也是生命科學學院的教員。在生物設計學院，她是斯威特環境生物技術中心的一員。Krajmalick-brown也因其對自閉癥譜系障礙患者中微生物組的作用的研究而出名。