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从上游探索减重手术治疗代谢综合征的机制

 炫五殇 2017-10-04

作者:朱江帆

文章来源:中华消化外科杂志,2017,16(6)


1995年美国北卡罗琳娜州Vidant医学中心Pories医师发现肥胖症合并糖尿病的患者行胃旁路术后血糖恢复正常。自此,以减轻体质量为目的的减重外科,成为兼顾减重和治疗代谢性疾病的减重与代谢外科。肥胖症伴有的代谢性疾病(包括2型糖尿病、高血压病、多囊卵巢综合征、睡眠呼吸暂停综合征等)多在减重手术后短期即得以治愈或明显缓解。这一现象吸引了众多研究者的注意,并做了大量研究工作,试图找出原因。

目前,研究者对减重手术治疗代谢综合征(metabolic syndrome,MS)的机制了解仍然非常有限。尽管目前减重手术技术已经非常成熟,但术后仍会出现各种并发症以及术后解剖学、生理学改变。因此,手术并非治疗肥胖症及其伴有MS的终极方法。明确胃处于'上游'地位的确切机制,就有可能研发针对肥胖症及其伴随MS的药物,而这类疾病的手术治疗有可能将成为历史。

目前减重手术治疗MS的可能机制主要包括:热卡摄入减少或体质量减轻,前肠-后肠理论,血清胆汁酸代谢假说及手术导致的肠道细菌菌群改变。上述假说均讨论减重手术引起的'下游'病理生理学改变(激素、胆汁酸或细菌),不能完全解释3种减重手术方式(胃旁路术、胃束带术和胃袖状切除术)均能治疗MS的原因。笔者从'上游'器官胃研究减重手术治疗MS的机制,旨在探讨术后MS改善的根本原因。

一、体质量减轻与术后热卡摄入减少

减重手术后MS的缓解可能与手术导致热卡摄入减少及体质量减轻直接相关。然而,术后短时间即可发生血糖下降,此时患者体质量尚未显著降低。因此,减重手术后短时间内的代谢改善独立于体质量丢失。热卡摄入减少会增加肝脏胰岛素敏感性。

一项比较肥胖症伴有2型糖尿病患者限制热卡摄入与胃旁路术的研究结果显示:两种方式均可导致血糖明显下降,然而,单纯热卡摄入限制的患者其血糖控制程度低于胃旁路术。此外,常用的3种减重手术方式术后都有热卡摄入减少的作用。依据热卡摄入减少的假说,3种减重手术应该有同等程度控制血糖的作用。然而,有研究结果显示:胃旁路术血糖控制效果优于胃束带术和胃袖状切除术。

一项减重手术治疗不同肥胖程度2型糖尿病的对照研究结果显示:尽管两组患者手术方式相同、术后热卡摄入减少程度一样,减重手术对高BMI 2型糖尿病患者(>30 kg/m2)的血糖控制效果优于低BMI患者。此外,其他腹部手术后患者亦有热量摄入减少,如肝切除术、结直肠切除术或复杂胆道手术,然而此类手术并无控制血糖的疗效。相反,由于手术应激反应,血糖还会升高。因此,手术导致的体质量减轻或热卡摄入减少假说均难以很好地解释减重手术的代谢调节效应。

二、前肠-后肠理论

前肠-后肠理论是解释减重手术治疗MS的经典理论。胃旁路术后前肠旷置,食物直接进入远端小肠,导致一系列胃肠道激素改变,从而快速缓解肥胖症伴有的代谢紊乱状态。然而,经典的前肠-后肠理论不能解释胃袖状切除术和胃束带术也能控制血糖的原因。这两种手术方式消化道连续性存在,前肠并无旷置,食物并未提前到达后肠。因此,前肠-后肠理论并不能对减重手术后代谢改变进行合理解释。

三、减重手术后血清胆汁酸改变

有研究结果显示:胃旁路术后空腹和餐后血清胆汁酸浓度均有显著升高,而胃束带术和胃袖状切除术并无此效应。Gerhard等的研究结果显示:胃旁路术后糖尿病缓解组空腹胆汁酸浓度较糖尿病未缓解组或无糖尿病组显著升高。空腹胆汁酸浓度与胰高血糖素样肽-1(glucagon-likepeptide 1,GLP-1)峰值分泌呈正相关,与餐后2 h血糖浓度呈显著负相关。然而,胃束带术后并无空腹胆汁酸浓度升高

胆汁酸通过L细胞TGR5受体表达调控葡萄糖代谢,且同时增加GLP-1释放。胆汁酸还诱导回肠细胞成纤维细胞生长因子19(fibroblast growth factor 19,FGF19)合成与分泌,从而增加胰岛素敏感性,调节葡萄糖代谢。然而,胃束带术后并无FGF19分泌增加。以上研究结果显示:胆汁酸改变系胃旁路术后的'下游产品',并非减重手术引起代谢改变的启动因素。

四、肠道菌群改变

近年来,肥胖症人群肠道菌群的变化引起研究者的广泛关注。有研究结果显示:肥胖症人群中厚壁菌与拟杆菌比例增加,细菌的多样性减少。手术或者饮食控制减轻体质量后,肥胖症人群与普通人群肠道菌群的差别减少。肠道菌群在从食物摄取能量中起着重要作用。

胃旁路术改变了肥胖症患者肠道菌群种类,降低了其从食物获取能量的能力,或通过产生未知的影响能量消耗信号发挥代谢调节作用。胃旁路术后肠道解剖关系的改变、未消化食物快速进入远端小肠、胆汁肠肝循环及肠道pH值改变等均会影响肠道菌群的生长。然而,减重手术后肠道生态环境改变与血糖控制的关系尚不十分明确。

五、胃中心假说

目前3种减重手术方式均和胃有关。胃旁路术后食物不再经过胃,胃束带术和胃袖状切除术使食物经过胃的容量减少,且速率降低。而其他腹部手术(如肝切除术、结直肠切除术及复杂胆道手术等)则不能降低血糖水平。

Lee等报道了360例伴有糖尿病的胃癌患者行不同胃切除术后血糖控制效果,其研究结果显示:全胃切除术降低血糖效果优于胃大部切除术,后者又优于内镜胃部分切除术。不同胃肠道重建方式与降低血糖效果也有明显关系。Billroth Ⅱ式或Roux-en-Y吻合优于Billroth Ⅰ式吻合

胃是具有多种已知或未知内分泌功能的器官。笔者前期研究提出胃中心假说解释减重手术治疗MS的机制。胃壁可能存在某种特殊细胞,能产生参与调节重要代谢过程的特殊因子。胃袖状切除术后胃大弯被切除;胃旁路术后食物绕过胃直接进入小肠;胃束带术后进入胃内的食物数量减少、速度减慢。3种手术方式均通过不同途径减少了食物对胃的刺激,导致某种特殊因子分泌减少,从而使胰岛素抵抗得以缓解、交感神经张力降低,从而MS得以缓解。

正因为胃这一'上游'器官的切除或旷置,才导致'下游'胃肠道激素、胆汁酸或细菌等的改变。因此,研究者应从'上游'研究减重手术治疗MS的机制。如果仅依靠'下游'各种复杂因素改变去进行研究工作,则可能不能发现减重手术后代谢改变的根本原因,陷入不可知论。研究减重手术治疗MS机制的目的,即针对减重手术后'上游'激素的改变,生产拮抗药物,从而实现肥胖症及伴随代谢性疾病的药物治疗。

六、结语

回顾医学发展历程,质子泵抑制剂的发现,改变了溃疡病的治疗方法,胃大部切除术治疗胃十二指肠溃疡成为历史。抗结核药物之前,需要胸廓成形术治疗肺结核,抗结核药物的出现结束了这一手术治疗方式。在缺乏有效药物治疗肥胖症及其伴有MS的时代,减重手术是行之有效的治疗手段,但伴随各种不可避免的严重并发症。

研究减重手术治疗MS的机制,明确其根本作用因子,从而研究该因子的针对性药物,产生取代手术治疗的有效方法。因此,研究者应将研究目标定位在胃这一'上游'器官,才有可能发现减重手术后MS得以缓解的根本原因。

参考文献

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