·专家笔谈·
肠道菌失调、肠上皮功能障碍
与肥胖症的研究
凌贤龙 陈代兴
肠上皮组织是机体与外界环境之间的屏障，其主要功能除吸收营养物质、离子盐、水之外，还保护机体免遭肠道内的有害毒素、刺激物、细菌以及其他病原的潜在威胁。机体健康取决于对食物中所需营养物质的有效消化和吸收，这需要肠内分泌细胞对食物成分的感应，以激活神经和体液通路来调节肠道的蠕动、分泌、吸收功能以及调节食物摄入量和血糖水平。研究表明，肠上皮屏障功能和炎症性改变相关；肠上皮屏障改变可能导致对体重和血糖水平调节变化。本文阐述肠道菌失调、肠上皮屏障改变对调节机体食物摄入和体重的体液和神经通路的影响。
一、肠道菌与肥胖
1. 肥胖会导致肠道菌构成发生变化：文献报道，肥胖的啮齿类动物肠道菌的构成发生改变。Ley等[1]将瘦素基因缺陷（ob/ob）小鼠与同窝出生的纯合子（＋/＋）和杂合子（＋/－）的非肥胖型小鼠对比，分析来自于盲肠菌的16S rRNA基因序列。结果表明，遗传性肥胖小鼠（ob/ob）盲肠的拟杆菌属数量减少，
而厚壁菌属数量显著增加。对患有肥胖症的人的研究也获得同样的结果[2]。Turnbaugh等[3]用高脂饲料长期喂养小鼠，当小鼠患有肥胖症之后检测肠道菌，发现肠道菌数量总体降低，而厚壁菌相对拟杆菌的数量所占比例增加。用肥胖型小鼠和非肥胖型小鼠的肠道菌分别定植于两组无菌小鼠肠道内，发现用高脂饮食让无菌小鼠患肥胖症非常困难[4]。以上研究提示肠道菌与肥胖症之间存在联系。Backhed等[5]的研究提示肠道菌的改变可能是通过增加营养物质的摄入和脂肪沉积来调节体重的变化，可能还有其他的机制参与调节。
2. 肠道菌代谢物与肥胖之间的联系：Cani等[6]在饲喂高脂饮食的小鼠模型上进行的系列研究发现，小鼠肠道菌构成发生改变，并出现体重增加、肥胖以及其他代谢性疾病，同时小鼠的血液中脂多糖（LPS）水平升高。作者将此种现象称之为“代谢性内毒素血
DOI:10.3877/cma.j.issn.1674-0785.2013.16.010
作者单位：400037  重庆，第三军医大学新桥医院消化科
通讯作者：凌贤龙，Email: lingxianlong@yeah 症”。长期低剂量LPS尾静脉注射4周后，小鼠会出现糖耐量增加和代谢异常，同时体重增加进而发展为肥胖症。在高脂饮食饲养或低剂量注射LPS的CD14基因沉默小鼠中发现没有影响到任何生理指标。这表明TLR-4（Toll-like receptor4）参与代谢性内毒素血症、体重、糖耐量的调节。CD14作为TLR-4的衔接蛋白，而TLR-4是LPS的识别受体。Davis等[7]的研
究发现，TLR-4-/-小鼠表现出耐高脂饮食诱导肥胖症的特性，进一步支持肠道菌代谢物在调节体重中起关键作用。Hotamisligil等[8]的研究发现，在患肥胖症的小鼠的脂肪组织、肝、肌肉以及血清中炎症因子和其他介质水平显著升高，有力地支持肥胖症即是“炎症性疾病”的学说。但有关肠道炎症导致体重增加和肥胖症的机制尚需进一步研究。
二、肠上皮屏障与肥胖症
1. 高脂饮食导致肠道炎症的发生：Li等[9]对高脂饮食喂养诱导的小鼠结肠炎模型的研究发现，肠系膜脂肪组织和肝组织的TNF-α表达增加，而近端结肠IL-1β表达增加。这证实了在高脂饮食诱导肥胖和遗传性肥胖小鼠模型中肠道炎症的存在。
Ding等[10]的研究证实高脂饮食可能导致肠道炎症的发生。该研究发现，高脂饮食饲养的正常小鼠出现体重增加、肥胖症、回肠组织的TNF-α mRNA水平增加，而无菌小鼠没有出现类似改变。在高脂饮食饲养2～4周后，体重增加之前，回肠组织的TNF-α水平就已经升高，同时发现肠上皮细胞、免疫细胞和内皮细胞的NF-κB被激活。因此，肠道炎症是高脂饮食的早期结果，并可能通过提高血清内毒素水平和其他可能的机制诱导肥胖症发生。
2. 肠道炎症和肠上皮屏障功能改变促进肥胖的发生：de La Serre等[11]研究发现，高脂饮食饲养与肠道菌改变相关，但肠道炎症仅出现在肥胖大鼠中，进一步表明肠道炎症在促进肥胖中的驱动作用。文献
报道，回肠肠上皮细胞间的紧密连接改变和肌球蛋白轻链磷酸化增加，两者都与肠上皮功能受损相关。Suzuki 和Hara 等[12]在大鼠肥胖症模型的研究中发现，编码CCK1R（cholecystokinin type 1 receptor）的基因自发
性突变。在正常喂养的CCK1R-/-肥胖大鼠和正常非肥胖大鼠之间肠道通透性并没有不同；然而，高脂饮食喂养的肥胖大鼠和非肥胖大鼠的肠道通透性增加。在高脂饮食喂养后，大鼠小肠的紧密连接蛋白发生改变，而盲肠和结肠没有发生改变。Cani等[13]和Osbak等[14]的研究显示，小鼠和人摄入高脂饮食后肠道的通透性增加，紧密连接蛋白表达发生改变。综合前面所述，高脂饮食会增加肠道通透性。
三、肠上皮组织感受器
1. 肠内分泌细胞的感受器作用参与食物摄入调节：肠上皮细胞中有大约1%的肠内分泌细胞，它作为肠腔的感受器，负责感受肠腔离子、营养素、细菌及其产物和其他肠内容物的变化。这些细胞是多能性的，可以合成、储存和释放不同的多肽类激素和其他生物活性分子。肠组织内的多肽类激素有许多不同的重要功能，调节胰腺的内分泌和外分泌以及中枢神经系统。此外，胃肠激素可以激发和抑制食欲，因此在调节小肠的食物摄入到消化吸收过程中起着关键作用。Sternini等[15]发现在肠内分泌细胞对食物激发的反应过程建立时，这些胃肠感受器可以对其他非营养素刺激做出反应。
文献报道肠内分泌细胞也表达TLRs。Bogunovic 等[16]用免疫组织化学法检测小鼠与人类肠组织的TLR
表达，其结果显示TLR-1、TLR-2、TLR-4主要在结肠和小肠隐窝的肠内分泌细胞表达。这些分子通过非依赖MyD88和蛋白激酶C通路诱导了细胞内的TLRs下游信号分子CCK分泌。在小鼠模型中，尾静脉注射TLRs后血清CCK水平增高；而在TLR-4-/-裸鼠LPS 可增加CCK释放。用LPS处理STC-1细胞株，发现抗炎因子和促炎因子基因的表达都增加。因此，高脂饮食饲养的小鼠肠道菌改变可能通过激活肠内分泌细胞释放TLRs，从而影响肠道的摄取功能。
2. 肠道反馈机制调节食物摄入：肠道反馈机制是通过感受肠腔内容物激活肠内分泌细胞，经迷走神经通路调节食物摄入。有学者报道，油脂摄取引起CCK 的释放，进而刺激肠道固有层内迷走传入神经终端的CCK1受体，调节胃肠和胰腺的外分泌功能来抑制食欲。啮齿类动物在摄入高脂饮食后，首先调节食物摄入量来纠正高热量食物的摄入影响，以使体重处于动态平衡[17]。然而，有研究发现，在高脂饮食饲养一段时间后，动物会出现食欲过盛进而不能调节食物摄入量[18]。因此在高脂饮食诱导的肥胖症模型中，食欲过盛是导致体重增加、肥胖以及与相关的并发症的主要原因；且与耐营养素的能力降低和激活迷走传入神经的CCK 释放减少相关。有学者发现迷走神经元细胞也表达TLR-4，并且在培养的迷走神经元细胞加入LPS后，其表型发生变化，致使其对瘦素的敏感性降低[19]，说明在高脂饮食喂养的大鼠中迷走传入神经元也会产生瘦素抵抗。在高脂饮食喂养的大鼠中，由于迷走传入神经元对瘦素的敏感性降低进一步导致了对生理水平的CCK敏感度降低。因此，在迷走传入神经元产生瘦素抵抗之后，才导致下丘脑神经所调节的食欲、食物摄入量以及体重发生变化。
四、展望
肠上皮屏障功能与多种疾病发生、发展相关，除肥胖症、糖尿病外，还可能与脂肪性肝病、心脑血管疾病等发生有关。我们对脂肪性肝病的研究发现，无论是酒精性抑或非酒精性脂肪性肝病患者，都存在：肠道通透性增加；肠道菌失调。给予肠道微生态制剂后，可以延缓肝脏病变的进展；肠道屏障功能亦可得到改善。提示：肠道菌与肠上皮屏障功能、脂肪性肝病发生密切相关。然其确切机制不明。我们期望通过对肠道菌与肠屏障功能的研究，给肥胖症、糖尿病、脂肪性肝病等疾病的发病机制研究与带来转机。
参  考  文  献
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（收稿日期：2013-07-30）
（本文编辑：马超）
凌贤龙，陈代兴. 肠道菌失调、肠上皮功能障碍与肥胖症的研究［J/CD］. 中华临床医师杂志：电子版，2013，7（16）：7378-7380.