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运动通过肠道微生物群减轻糖尿病

已有 952 次阅读 2021-1-22 14:24 |个人分类:健康管理|系统分类:科研笔记

运动通过肠道微生物群减轻糖尿病

我们都知道经常锻炼对控制血糖和胰岛素敏感性有好处,是预防和减轻2型糖尿病的一个策略。在超重或肥胖、糖尿病前期和久坐的男性中,运动引起的肠道微生物群变化与血糖控制和胰岛素敏感性的改善相关。

越来越多的数据表明肠道微生物群失衡(失调)在胰岛素抵抗和2型糖尿病的发展中起着重要作用。这涉及到几个不同的机制,包括肠道通透性增加和内毒素血症增加,某些短链脂肪酸和支链氨基酸产生的变化,以及胆汁酸代谢紊乱。在2型糖尿病和糖尿病前期患者中观察到肠道微生物群的组成和功能的变化。一项研究还表明,将健康人的微生物群移植到代谢综合征患者的肠道中,可以增加微生物多样性,改善血糖控制,以及对胰岛素的敏感性。

肠道微生物群是一个由细菌、古菌(无核小微生物)、真核微生物(真菌、原生生物)和病毒组成的复杂生态系统,与人类一起进化了几千年。人体肠道微生物群的重量可达2公斤,对消化、代谢功能和抵抗感染是绝对必要的。人类肠道微生物群具有巨大的代谢能力,有1000多种不同的细菌和300万个独特的基因(微生物组)。

最近的研究发现运动可以调节人类和其他动物的肠道微生物群。例如,有研究发现,职业运动员的肠道微生物群比久坐的人的肠道菌群更加多样,代谢能力更健康。运动引起的微生物群变化可能是通过运动和健康益处改变肠道微生物群和肠上皮。运动受试者的微生物群有更大的能力产生短链脂肪酸和消除支链氨基酸。而不参加运动者的微生物群的特征是有害的代谢产物增加。还有动物研究发现把对运动有应答者的粪便微生物群移植到肥胖小鼠体内,产生了与运动对胰岛素抵抗大致相同的有益效果。而在移植不参加运动者的微生物群后,没有观察到这种影响。

不幸的是,在一些人中,运动并不能引起良好的代谢反应,这种现象被称为“运动阻力”。造成这种现象的原因还不清楚,尽管一些研究人员认为遗传倾向和表观遗传变化可能是造成这种现象的原因。

一项发表在《细胞代谢》杂志上的研究报告了运动对超重、糖尿病前期和久坐的男性进行干预后肠道发生的变化。研究人员把受试者随机分配到久坐组或参加12周的有氧运动。在实验前后采集血样和粪便标本。12周后,在运动人群中观察到显著的体重减轻和脂肪减少,一些代谢参数得到改善,如胰岛素敏感性、良好的脂质谱、心肺功能改善和脂肪因子(脂肪组织分泌的信号分子)的水平与胰岛素敏感性有关。研究人员观察到,结果中存在高度的人际差异。在将受试者分为“无应答者”和“应答者”之后,根据他们的胰岛素敏感性得分,研究人员分析了每个受试者的微生物群的组成。

在对运动有反应的受试者中,运动改变了属于硬壁菌属、拟杆菌属和拟杆菌属的6种以上细菌的浓度。在这些细菌中,类杆菌属细菌参与了短链脂肪酸的代谢。在对运动没有反应的受试者则没有发现这样的变化。研究人员注意到兰卡罗来纳菌(一种丁酸盐生产商,短链脂肪酸)的数量增加了3.5倍,这是一种肠道健康的指标。Alistipes-shahii细菌已经与炎症有关,在肥胖人群中含量较高,在有反应者中减少了43%,而在无反应者中增加了3.88倍。copri普雷沃特菌在应答者中增殖速度减慢,是肠道中产生支链氨基酸(BCAAs)的主要细菌之一,并导致胰岛素抵抗。

研究人员随后将应答者和无应答者的粪便微生物群移植到肥胖小鼠体内。应答者粪便微生物群移植(FMT)对小鼠有降血糖、降胰岛素和改善胰岛素敏感性的作用,而无应答者的粪便微生物群移植则无明显效果。小鼠血液中短链脂肪酸水平显著增加,而BCAAs(亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸)和芳香族氨基酸(苯丙氨酸、色氨酸)水平在接受应答者的微生物群后下降。相比之下,从无应答者那里获得微生物群的老鼠,在这些相同的代谢物水平上看到了相反的变化。补充支链氨基酸减弱了应答者的粪菌移植对血糖调节和胰岛素敏感性的有益作用,而在接受无应答者微生物群的小鼠中补充短链脂肪酸部分纠正了血糖调节和胰岛素敏感性的缺陷。

这些结果表明肠道微生物群及其代谢物参与了运动产生的有益代谢效应。此外,这项研究表明,肠道微生物群适应不良是对运动没有反应的人缺乏良好代谢反应的部分原因。

 




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