【原】元奥生物科普：肠道菌群失调影响糖尿病发生发展

肠道菌群是宿主免疫系统与共生菌和致病菌之间相互作用的主要部位。

目前糖尿病的发病机制尚未完全阐明，涉及复杂的遗传和环境因素，然而已有的机制并不能完全阐明糖尿病的产生机制。

近年来的研究中，肠道菌群受到全球糖尿病研究者的关注，调控菌群可有效改善和预防糖尿病的发生发展。与正常人的肠道菌群相比，糖尿病患者的肠道菌群生物多样性改变，其结构、数量、种类都发生了变化。肠道菌群通过调节肠道运动、肠道屏障稳态防止潜在有害细菌对组织、营养吸收和脂肪分布造成损害。

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肠道菌群在糖尿病发病机制中的作用

2019年，一篇发表在韩国胃肠病学杂志上的文章，综述了肠道菌群在糖尿病发病机制中的作用。

• 肠道菌群失调导致糖尿病的发生：肠道菌群失调改变肠道通透性和能量稳态，导致高血糖；

• 肠道菌群代谢物参与糖尿病的发生：肠道菌群产生丁酸可刺激肠细胞的再生以修复肠粘膜，启动正常的肠细胞分化和凋亡；醋酸盐可以增加总胆固醇含量；丙酸盐可增加血液中的葡萄糖，降低醋酸盐引起的高胆固醇血症的反应。

肠道菌群和糖尿病的发病存在着紧密关联，被认为是代谢疾病发病的驱动力，肠道菌群失调是导致糖尿病的一个重要因素。

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Ⅱ型糖尿病患者肠道菌群组成的改变

2020年发表于肠道微生物杂志上的文章，总结了Ⅱ型糖尿病患者肠道菌群组成的改变。

• 变形菌门丰度增加，梭菌属、优杆菌属、乳杆菌属菌群丰度上升；

• 粪拟杆菌、大肠杆菌、C. hathewayi、C. ramosum、C. symbiosum、Eggerthella lenta等条件致病菌丰度增加。

图1.肠道菌群导致Ⅱ型糖尿病发生的机制

总体而言，这些肠道菌群的变化和Ⅱ型糖尿病相关，肠道菌群的变化是Ⅱ型糖尿病的一个特征，致病菌的增加和肠道菌群多样性的降低，减弱肠粘膜屏障的功能，导致胰岛素抵抗的发生，最终导致Ⅱ型糖尿病。

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肠道菌群失调导致糖尿病的发生

2021年Arpita等人发表在生命科学杂志上的最新文章，概述了肠道菌群的“生态平衡”及肠道菌群失调与糖尿病的关系。

图1.肠道菌群的失调导致疾病的发生

• 肠道菌群失调导致胰岛素抵抗的开始和持续；

• 肠道菌群失调导致肠道菌群有毒代谢物的积累；

• 肠道菌群失调导致糖尿病发生前的肥胖。

基因突变、肥胖和缺乏体育锻炼是导致糖尿病的可能因素，然而，还有一个导致糖尿病发生的主要因素，就是肠道菌群失调。肠道菌群的失调对肠道屏障的完整性和宿主代谢功能（如对胰岛素的敏感性和对血糖的调节能力）影响可能是导致糖尿病产生的根本原因。

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肠道菌群代谢物与糖尿病密切相关

2019年，浙江大学教授发表了一篇综述，从肠道菌群代谢产物的角度，详细阐述了肠道菌群如何参与糖尿病的发生发展。

图1.肠道菌群代谢产物介导糖尿病产生的信号通路

• 肠道菌群代谢产生的短链脂肪酸（SCFAs）通过肝细胞、脂肪细胞和骨骼肌细胞，调节胰岛素和瘦素的分泌，参与血糖调节；

• 肠道菌群代谢产生的脂多糖（LPS）通过激活脂肪细胞上的NF-κB信号通路，导致炎症反应发生，加重胰岛素抵抗；

• 肠道菌群代谢最终产生的三甲胺氮氧化物增加胆固醇的积聚，导致肝脏胰岛素抵抗；

• 肠道菌群代谢产生的芳香族氨基酸引发肾小球细胞毒性，导致糖尿病性肾病。

肠道菌群参与食物的消化吸收，通过发酵食物产生短链脂肪酸等代谢产物，而这些代谢产物可以通过肝细胞、脂肪细胞、骨骼肌细胞导致糖尿病。

小结

肠道菌群现在被认为是人体最大的免疫器官，它通过影响宿主的不同功能参与调节多种生理途径。由于肠道菌群是个复杂而动态的系统，且过去缺乏合适的分析手段，因此肠道菌群在疾病中的研究较少。随着研究的不断深入，肠道菌群在糖尿病、肥胖、代谢综合征等代谢性疾病中的重要性越来越明确。

肠道菌群在糖尿病的发病机制中的研究，为糖尿病的治疗和潜在干预策略提供了新的见解和可靠的信息，通过肠道菌群改善包括糖尿病在内的代谢性疾病有着巨大的潜力。

参考文献：

1： Woldeamlak B, Yirdaw K, Biadgo B. Role of Gut Microbiota in Type 2 Diabetes Mellitus and Its Complications: Novel Insights and Potential Intervention Strategies. Korean J Gastroenterol. 2019 Dec 25;74(6):314-320.

2：Adeshirlarijaney A, Gewirtz AT. Considering gut microbiota in treatment of type 2 diabetes mellitus. Gut Microbes. 2020 May 3;11(3):253-264.

3：Arora A, Behl T, Sehgal A, Singh S, Sharma N, Bhatia S, Sobarzo-Sanchez E,Bungau S. Unravelling the involvement of gut microbiota in type 2 diabetes mellitus. Life Sci. 2021 May 15;273:119311.

4：Lu J , Ma K L , Xiong Z R . Dysbiosis of Gut Microbiota Contributes to the Development of Diabetes Mellitus[J]. Infectious Microbes & Diseases, 2019, 1(2):43-48.

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