肥胖、炎癥和腸道微生物菌群

1、【綜述】肥胖、炎癥和腸道微生物菌群引言肥胖已成為一個(gè)全球性的健康問(wèn)題，營(yíng)養(yǎng)過(guò)剩和超重的發(fā)病率與營(yíng)養(yǎng)不良的發(fā)病率相當(dāng)1。據(jù)世界衛(wèi)生組織（World Health Organization，WHO） 統(tǒng)計(jì)，目前多達(dá)35% 的20 歲以上成人存在超重 身體質(zhì)量指數(shù)（body mass index，BMI）25 kg/m2， 而11% 符合肥胖標(biāo)準(zhǔn)（BMI30 kg/m2），這意味著全球有25 億人受到肥胖問(wèn)題的困擾。超重已被列為全球第五大致死風(fēng)險(xiǎn)因素2。然而，在前四項(xiàng)致死風(fēng)險(xiǎn)因素中，高血壓、高血糖和缺乏體育鍛煉均可以導(dǎo)致超重，也可以由超重引起，這進(jìn)一步凸顯了肥胖相關(guān)發(fā)病率和死亡率問(wèn)題的嚴(yán)重性。肥胖的

2、病因非常復(fù)雜，既包括生物因素也包括環(huán)境因素，這些因素通過(guò)促進(jìn)高熱量飲食和減少體力活動(dòng)影響肥胖的發(fā)生發(fā)展。事實(shí)上，在許多高收入國(guó)家久坐不運(yùn)動(dòng)的生活方式非常普遍， 超過(guò)60% 的成人存在超重或肥胖3-5。因此，肥胖相關(guān)疾病包括代謝綜合征（如高血壓、血脂異常、胰島素抵抗）、2 型糖尿病、心血管疾病、終末期腎病與非酒精性脂肪性肝病的發(fā)病率不斷增加也就不足為奇。全球激增的肥胖問(wèn)題對(duì)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)造成了嚴(yán)重影響。對(duì)個(gè)體而言，肥胖者的醫(yī)療保健花費(fèi)比非肥胖者高1.51.8 倍6。此外，除了醫(yī)療方面的直接經(jīng)濟(jì)損失，相關(guān)間接損失如曠工、生產(chǎn)力喪失和過(guò)早死亡也進(jìn)一步加重了肥胖所帶來(lái)的潛在而巨大的經(jīng)濟(jì)損失。炎癥是肥胖相關(guān)

3、疾病的一個(gè)關(guān)鍵因素炎癥被認(rèn)為參與了肥胖及其相關(guān)疾病發(fā)生的生物學(xué)基礎(chǔ)。事實(shí)上，已證實(shí)許多關(guān)鍵的炎癥標(biāo)記物與肥胖及肥胖相關(guān)疾病的不良結(jié)局風(fēng)險(xiǎn)密切相關(guān)。一項(xiàng)包括51 項(xiàng)獨(dú)立的橫斷面研究的薈萃分析結(jié)果證實(shí)，身體成分與全身炎癥標(biāo)記物C 反應(yīng)蛋白水平呈正相關(guān)7。此外，已有報(bào)道指出，紅細(xì)胞沉降率8、纖溶酶原激活物抑制因子19 和關(guān)鍵的炎癥細(xì)胞因子10,11 等與也存在與上述相似的關(guān)聯(lián)，這進(jìn)一步支持了肥胖和炎癥之間可能存在相互作用。同時(shí)也發(fā)現(xiàn)一系列炎癥標(biāo)記物的增加與肥胖相關(guān)疾病包括心血管疾病12,13、2 型糖尿病14,15 的風(fēng)險(xiǎn)增加密切相關(guān)。盡管存在這些關(guān)聯(lián)，但肥胖、炎癥及疾病風(fēng)險(xiǎn)之間的因果關(guān)系機(jī)制尚未完

4、全明確。超重或肥胖個(gè)體中存在持續(xù)、低度的炎癥反應(yīng)，闡明這一炎癥反應(yīng)的觸發(fā)因素將為減輕肥胖及其相關(guān)疾病風(fēng)險(xiǎn)提供新的干預(yù)策略。在本項(xiàng)系統(tǒng)回顧中，我們認(rèn)為腸道微生物菌群、腸黏膜和相關(guān)淋巴組織間的相互作用構(gòu)成了肥胖相關(guān)疾病的生物網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。肥胖與腸道微生物菌群腸道微生物菌群定義為胃腸道中各種共生的微生物種群（被認(rèn)為500 種）16，在人體腸道中， 優(yōu)勢(shì)菌門包括腸道擬桿菌門（如擬桿菌屬）、厚壁菌門（如梭菌屬和芽孢桿菌屬）和放線菌門（如雙歧桿菌屬）17，據(jù)估計(jì)腸黏膜中的微生物總數(shù)超過(guò)100 萬(wàn)億，是人類細(xì)胞數(shù)量的10 倍以上16。人們已逐步認(rèn)識(shí)到這些常駐微生物群對(duì)宿主機(jī)能發(fā)揮著重要作用，進(jìn)而關(guān)系到機(jī)體的健康

5、與疾病。腸黏膜共生菌群的主要功能包括：（1）通過(guò)直接競(jìng)爭(zhēng)性占取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及粘附區(qū)、以及產(chǎn)生抗菌物質(zhì)阻止致病性微生物的侵染；（2）促進(jìn)上皮細(xì)胞的增殖和分化，維持腸黏膜的完整性；（3）通過(guò)啟動(dòng)樹(shù)突狀細(xì)胞的成熟、B 淋巴細(xì)胞和T 淋巴細(xì)胞的分化，促進(jìn)腸道相關(guān)淋巴組織的生長(zhǎng)；（4）從不易消化的淀粉類食物中獲取能量16,18。在肥胖條件下腸道微生物菌群促進(jìn)能量吸收的這一潛能尤其受到關(guān)注。來(lái)自動(dòng)物試驗(yàn)的初步證據(jù)表明，腸道微生物菌群有助于能量吸收，進(jìn)而與身體成分有關(guān)。有報(bào)道指出，無(wú)菌小鼠的體重和體脂含量低于相應(yīng)的野生型小鼠19，即使給予小鼠高脂高糖飲食（發(fā)達(dá)國(guó)家典型的飲食模式）后依然如此20。這一結(jié)果表明，在

6、沒(méi)有胃腸道細(xì)菌的情況下，能量的吸收能力下降。將野生型小鼠的微生物菌群移植到無(wú)菌小鼠體內(nèi)，則可以使其體重恢復(fù)正常19。相反， 將肥胖小鼠的腸道微生物菌群移植到無(wú)菌小鼠體內(nèi)，結(jié)果導(dǎo)致無(wú)菌小鼠的脂肪含量增加21，這表明在肥胖動(dòng)物中獨(dú)特的腸道微生物組成促進(jìn)了體重過(guò)度增加。另有研究顯示，對(duì)大鼠模型給予高脂飲食后，各類微生物菌門的數(shù)量均發(fā)生顯著變化22,23，這表明不僅腸道微生物菌群能夠影響身體組成，飲食模式也可以改變微生物組成，進(jìn)而加重超重傾向。隨后的人體研究直接比較了肥胖個(gè)體和瘦的個(gè)體的腸道微生物菌群組成。Ley 等人24 比較了12 例肥胖受試者和2 例瘦的受試者的糞便微生物組成，發(fā)現(xiàn)肥胖者的擬桿菌

7、門相對(duì)豐度比對(duì)照組顯著減少，而厚壁菌門的相對(duì)豐度顯著增加。隨后有研究者對(duì)54 名同卵或異卵雙胞胎成年女性的身體組成進(jìn)行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與瘦的個(gè)體相比， 肥胖者的腸道微生物菌群多樣性明顯降低，擬桿菌門的相對(duì)豐度減少而放線菌門較高，但厚壁菌門無(wú)顯著差異25。也有其他一些研究結(jié)果與之相矛盾， 例如，在一項(xiàng)包括68 例超重者與30 例瘦的對(duì)照者的隊(duì)列研究中，發(fā)現(xiàn)超重者的擬桿菌門相對(duì)豐度較高26 ；在另一項(xiàng)包括9 例肥胖者和12 例瘦的受試者的研究中，發(fā)現(xiàn)兩者中上述三種優(yōu)勢(shì)菌門沒(méi)有顯著差異27 ；另一項(xiàng)包括29 例肥胖者和14 例瘦的受試者的研究中，發(fā)現(xiàn)擬桿菌門的相對(duì)豐度沒(méi)有顯著差異28。上述研究的樣本

8、量小并且結(jié)果不一致，尚有待開(kāi)展更多的臨床試驗(yàn)，對(duì)腸道微生物菌群與人體組成之間的關(guān)系進(jìn)行深入探討。盡管存在一些挑戰(zhàn)，但已在人群中開(kāi)展了飲食干預(yù)和移植研究。攝入卡路里增加（2400 vs. 3400 kcal/d， 但主要營(yíng)養(yǎng)素相似：24% 蛋白質(zhì)、16% 脂肪、60% 碳水化合物）僅3 天后，較高熱量攝入組的厚壁菌門數(shù)量增加，擬桿菌門數(shù)量減少27，說(shuō)明飲食可以改變腸道微生物菌群的組成。另一項(xiàng)針對(duì)10 例健康個(gè)體的飲食干預(yù)研究表明， 在給予高脂飲食后24 小時(shí)內(nèi)即可發(fā)生腸道微生物菌群的組成改變29。已證實(shí)減肥飲食也會(huì)使腸道微生物菌群發(fā)生改變28,30,31。給予18 例男性肥胖者低碳水化合物減肥飲

9、食4 周后，可觀察到擬桿菌門無(wú)明顯變化， 但一些特定的厚壁菌門減少了28。另一項(xiàng)研究中， 給予17 例男性肥胖者高蛋白、低碳水化合物飲食4 周后，其擬桿菌門相對(duì)豐度降低30。最后，一項(xiàng)交叉研究結(jié)果證實(shí)了食物對(duì)腸道微生物組成的影響，11 例受試者接受為期5 天的植物性或者動(dòng)物性食物為主的飲食后，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其腸道微生物菌群組成發(fā)生顯著改變，能明確反映出碳水化合物飲食或蛋白質(zhì)飲食31。上述研究顯示的腸道微生物菌群改變是否僅僅歸結(jié)于飲食結(jié)構(gòu)的差異尚不清楚；并且腸道微生物菌群改變促進(jìn)能量吸收與西方典型飲食結(jié)構(gòu)之間的因果關(guān)系，以及其與體重增加之間的關(guān)系均有待探討。從腸道微生物菌群的功能來(lái)看，其除了能夠促進(jìn)能

10、量吸收外，還可促進(jìn)黏液和抗菌肽的分泌32,33，并通過(guò)代謝產(chǎn)物發(fā)揮信號(hào)作用，這些功能機(jī)制也會(huì)增加肥胖及其相關(guān)疾病的風(fēng)險(xiǎn)。腸道通透性腸黏膜的通透性受到精細(xì)調(diào)節(jié)，從而在保證其屏障作用的同時(shí)亦可以促進(jìn)任何必要物質(zhì)的吸收。各種膜蛋白和細(xì)胞骨架之間的相互作用通過(guò)細(xì)胞間緊密連接（腸道通透性的重要調(diào)節(jié)器）為維持腸黏膜的完整性提供了結(jié)構(gòu)框架。其他因素包括杯狀細(xì)胞分泌的黏液、潘氏細(xì)胞釋放的抗菌肽、宿主免疫細(xì)胞分泌的免疫球蛋白，這些均有助于腸黏膜屏障發(fā)揮有效的屏障功能34（圖1）。然而，腸道微生物菌群有助于腸黏膜表面的重塑16這一潛在作用可引發(fā)以下問(wèn)題：腸道微生物菌群的變化是否有助于調(diào)節(jié)腸道通透性。鑒于已有報(bào)道指

11、出腸道通透性和BMI 之間存在關(guān)聯(lián)35，因此， 上述可能性尤其受到關(guān)注。動(dòng)物和體外模型已被用于初步認(rèn)識(shí)腸道微生物菌群和腸道通透性之間的關(guān)系。體外實(shí)驗(yàn)表明， 培養(yǎng)的腸上皮細(xì)胞暴露于共生益生菌可導(dǎo)致關(guān)鍵緊密連接蛋白的表達(dá)上調(diào)和磷酸化增加36,37。在動(dòng)物模型中，暴露于益生菌群能夠使動(dòng)物在應(yīng)對(duì)急性感染時(shí)更好地維持緊密連接結(jié)構(gòu)（組織學(xué)觀察）38。同樣，無(wú)菌小鼠和疾病動(dòng)物模型的移植試驗(yàn)可導(dǎo)致關(guān)鍵緊密連接關(guān)鍵蛋白表達(dá)上調(diào)39 和腸道屏障功能正常化36,39?？偟膩?lái)說(shuō)，上述研究結(jié)果似乎均支持腸道微生物對(duì)腸道通透性的調(diào)節(jié)作用。迄今為止，很少有人體研究直接觀察腸道微生物菌群和腸道通透性調(diào)控之間的關(guān)系?，F(xiàn)有的一些

12、綜述主要是回顧了腸道微生物菌群調(diào)控（主要是補(bǔ)充益生菌）對(duì)普通隊(duì)列人群和特定疾病狀態(tài)的影響40-42。然而，這些研究對(duì)于結(jié)局的評(píng)估常常是基于癥狀，往往忽略了對(duì)腸道通透性的客觀評(píng)估。在一項(xiàng)納入7 名健康個(gè)體的安慰劑交叉對(duì)照試驗(yàn)中，受試者在經(jīng)過(guò)6 小時(shí)的益生菌溶液鼻飼后，其十二指腸活檢標(biāo)本中的緊密連接蛋白較前增加43。在我們開(kāi)展的試驗(yàn)中44，對(duì)22 名健康受試者補(bǔ)充含有4 株益生菌、1 種益生元、牛乳清衍生乳鐵蛋白和免疫球蛋白的合成共生菌21 天后， 通過(guò)雙糖吸收實(shí)驗(yàn)評(píng)估腸道通透性，結(jié)果顯示腸道通透性沒(méi)有任何變化。相比之下，一項(xiàng)為期更長(zhǎng)的雙盲安慰劑對(duì)照試驗(yàn)中，對(duì)23 名受過(guò)耐力訓(xùn)練的男性補(bǔ)充6 株益

13、生菌長(zhǎng)達(dá)14 周，結(jié)果顯示， 試驗(yàn)組受試者糞便中的關(guān)鍵緊密連接蛋白zonulin 排出量顯著減少45，提示腸黏膜完整性較好。類似地，在一項(xiàng)針對(duì)中國(guó)漢族人群的隊(duì)列研究中， 受試者接受為期9 周的益生元干預(yù)后，其腸道微生物菌群隨之變化，雙糖吸收實(shí)驗(yàn)顯示腸道通透性明顯下降46。盡管這些結(jié)果廣泛支持靶向調(diào)控腸道通透性的可能性，但腸道微生物菌群的構(gòu)成和腸道通透性之間的關(guān)系仍有待進(jìn)一步闡明。短鏈脂肪酸腸道微生物菌群可能通過(guò)短鏈脂肪酸這一介質(zhì)促進(jìn)腸黏膜的完整性，盡管其作用機(jī)制尚未完全明確。短鏈脂肪酸（主要是醋酸、丙酸和丁酸）是不易消化的淀粉類食物（公認(rèn)的益生元）通過(guò)腸道時(shí)被細(xì)菌發(fā)酵的產(chǎn)物，主要產(chǎn)生于結(jié)腸47

14、。尤其是丁酸，其被認(rèn)為是結(jié)腸上皮細(xì)胞的主要能量來(lái)源， 且能夠促進(jìn)血液流動(dòng)、刺激胃腸激素的分泌、增加液體和電解質(zhì)的吸收以及及粘蛋白的釋放47,48， 而這些生物學(xué)作用均有助于維持腸黏膜的完整性。用短鏈脂肪酸處理體外培養(yǎng)的腸上皮細(xì)胞，可導(dǎo)致跨上皮電阻增加49,50?？缟掀る娮枋枪J(rèn)的通過(guò)緊密連接反映滲透性的替代指標(biāo)，一般來(lái)講，阻力增加等效于滲透性降低。此外，丁酸可以抑制人結(jié)腸癌細(xì)胞株增殖51，丁酸和丙酸不足還與細(xì)胞凋亡減少和腫瘤的發(fā)生相關(guān)52?？偟膩?lái)說(shuō)，這些證據(jù)表明短鏈脂肪酸參與了細(xì)胞周期的調(diào)控。短鏈脂肪酸調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖和凋亡可以影響腸上皮細(xì)胞的生長(zhǎng)和脫落，因?yàn)槟c上皮細(xì)胞需要不斷地進(jìn)行自我更新，這是

15、調(diào)節(jié)腸道通透性的一個(gè)關(guān)鍵步驟。短鏈脂肪酸對(duì)腸道通透性影響的早期認(rèn)識(shí)來(lái)自動(dòng)物模型。在嚙齒類動(dòng)物模型中，應(yīng)用短鏈脂肪酸灌注封閉的盲腸端后，腸系膜血流中的放射性標(biāo)記物減少了50% 以上，說(shuō)明當(dāng)暴露于短鏈脂肪酸環(huán)境時(shí)，腸黏膜的通透性下降53。在小鼠模型中，結(jié)腸中丁酸鹽不足與局部代謝下降和自噬增強(qiáng)有關(guān)54。此外，一項(xiàng)有關(guān)豬飼料的研究顯示， 馬鈴薯原淀粉可使近端結(jié)腸丁酸濃度倍增，導(dǎo)致細(xì)胞增殖和凋亡減少，并促進(jìn)粘蛋白硫化55，證明短鏈脂肪參與維持腸黏膜的結(jié)構(gòu)與功能。人體臨床轉(zhuǎn)化研究的開(kāi)展因各種倫理和協(xié)調(diào)方面的挑戰(zhàn)而受到限制，并且研究結(jié)果的重復(fù)性較差。病程長(zhǎng)短和疾病嚴(yán)重程度的差異、現(xiàn)有的治療方案以及短鏈脂肪酸

16、混合物的組成成分都是潛在的混雜因素。然而，在潰瘍性結(jié)腸炎時(shí)，腸道通透性改變，有研究通過(guò)灌腸或結(jié)腸灌洗使短鏈脂肪酸到達(dá)結(jié)直腸組織，結(jié)果顯示潰瘍癥狀評(píng)分減少，且腸黏膜組織學(xué)變化也有所改善56。其他課題組57 和本課題組58 的研究均顯示，健康成人在補(bǔ)充益生元后糞便中的短鏈脂肪酸濃度增加（圖2）。然而， 在這些研究中沒(méi)有同時(shí)測(cè)定腸道通透性的相關(guān)標(biāo)記物，因此無(wú)法在健康人群中進(jìn)一步分析短鏈脂肪酸和腸道通透性之間的關(guān)聯(lián)。除了研究短鏈脂肪酸和腸黏膜完整性之間的關(guān)系，一些研究已經(jīng)開(kāi)始關(guān)注短鏈脂肪酸發(fā)揮其積極作用的信號(hào)傳導(dǎo)機(jī)制。短鏈脂肪酸已被證實(shí)是表達(dá)于腸上皮細(xì)胞、脂肪組織和免疫細(xì)胞表面的一系列G- 蛋白耦聯(lián)受

17、體（G-protein-coupled receptor，GPR）的配體59。不同的短鏈脂肪酸激活不同的GPR ：丙酸對(duì)GPR41 和GPR43 表現(xiàn)出高親和力；醋酸對(duì)GPR43 表現(xiàn)出高親和力；丁酸對(duì)GPR41 和GPR109A 表現(xiàn)出高親和力60。下游被激活的信號(hào)通路主要參與免疫及炎癥反應(yīng)調(diào)節(jié)61。例如，來(lái)源于GRP41 和GPR43 基因敲除小鼠的腸上皮細(xì)胞在經(jīng)乙酸和丁酸培養(yǎng)后，其炎癥細(xì)胞因子和趨化因子的產(chǎn)生減少62。GPR43 基因敲除小鼠的組織學(xué)分析顯示其腸黏膜炎癥反應(yīng)減輕，中性粒細(xì)胞浸潤(rùn)減少；在誘導(dǎo)的結(jié)腸炎動(dòng)物模型中， GPR43基因敲除組較野生型組的結(jié)腸炎癥狀減輕63， 提示短鏈

18、脂肪酸可能具有促炎作用。相反，在對(duì)不能產(chǎn)生內(nèi)源性短鏈脂肪酸的無(wú)菌小鼠補(bǔ)充乙酸后，誘導(dǎo)性結(jié)腸炎的癥狀卻有所改善，炎癥介質(zhì)的濃度也相應(yīng)降低，但這種現(xiàn)象在GPR43 基因敲除的動(dòng)物中未觀察到64，由此說(shuō)明短鏈脂肪酸可能通過(guò)GPR 介導(dǎo)抗炎反應(yīng)。盡管這些研究結(jié)果相互矛盾， 但其他的證據(jù)支持短鏈脂肪酸在腸黏膜穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)中發(fā)揮著抗炎癥作用。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，短鏈脂肪酸可促進(jìn)Foxp3 表達(dá)的調(diào)節(jié)性T 細(xì)胞的分化及其在局部結(jié)腸組織中的擴(kuò)增65,66，而這些細(xì)胞在控制炎癥反應(yīng)和提高耐受性方面具有重要作用，否則可能會(huì)導(dǎo)致腸黏膜的完整性受到破壞67。此外，Konieczna 等68 的研究顯示健康成人補(bǔ)充益生菌8 周

19、后，具有調(diào)節(jié)性T 細(xì)胞表型的外周血單核細(xì)胞的分布增加，這進(jìn)一步表明腸道微生物菌群是除胃腸道之外可調(diào)節(jié)免疫和炎癥穩(wěn)態(tài)的潛在物質(zhì)。代謝性內(nèi)毒素血癥腸道通透性的改變會(huì)誘發(fā)代謝性內(nèi)毒素血癥， 盡管其機(jī)制尚不明確，但這一現(xiàn)象對(duì)探討肥胖相關(guān)疾病風(fēng)險(xiǎn)具有一定的研究意義。代謝性內(nèi)毒素血癥表現(xiàn)為非感染性刺激下循環(huán)中的細(xì)菌脂多糖濃度增高23。脂多糖是革蘭氏陰性菌的一種細(xì)胞壁成分，這意味著腸道微生物菌群為代謝性內(nèi)毒素血癥提供了巨大的脂多糖儲(chǔ)存庫(kù)。當(dāng)腸黏膜緊密連接的完整性遭到破壞時(shí)，腸道通透性增強(qiáng)， 脂多糖通過(guò)被動(dòng)擴(kuò)散進(jìn)入循環(huán)中69。主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)途徑也參與了代謝性內(nèi)毒素血癥的形成。有研究顯示脂多糖能夠與乳糜微粒結(jié)合70,

20、71，這提示在正常的腸道消化和吸收過(guò)程中，脂多糖也可通過(guò)跨膜主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)方式進(jìn)入血循環(huán)。盡管肥胖和代謝性內(nèi)毒素血癥存在關(guān)聯(lián)，但尚未確立兩者之間的直接因果關(guān)系。鑒于脂多糖能夠通過(guò)主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入血液循環(huán)， 由此推測(cè)飲食可能是脂多糖發(fā)生腸黏膜移位的影響因素之一。已有多項(xiàng)飲食干預(yù)性動(dòng)物研究22,23,72,73 表明膳食成分和代謝性內(nèi)毒素血癥存在明顯相關(guān)性，這一結(jié)果在人體研究中也得到證實(shí)。在一項(xiàng)納入201 例4564 歲健康中年男性的研究中發(fā)現(xiàn)72， 膳食脂肪含量和血漿中脂多糖濃度呈顯著正相關(guān)； 另一項(xiàng)關(guān)于飲食的小規(guī)模研究（n=8）顯示，為期1 個(gè)月的典型發(fā)達(dá)國(guó)家飲食（脂肪比例為40%）可導(dǎo)致血漿脂多糖濃度

21、增加（約70%）74。另有研究提示代謝性內(nèi)毒素血癥既可以急性起病也可表現(xiàn)為一個(gè)慢性過(guò)程。將10 例健康但較瘦的受試者分為兩組，一組接受高脂飲食（脂肪比例約42%），另一組的飲食為等熱量、低脂、高纖維餐（脂肪比例約27%），結(jié)果顯示高脂飲食僅3 小時(shí)后血漿脂多糖濃度即顯著增加（約50%）75，在后續(xù)的研究中， 循環(huán)中脂多糖濃度增加持續(xù)長(zhǎng)達(dá)餐后5 小時(shí)76。另外，一項(xiàng)包括20 例健康男性的隨機(jī)交叉試驗(yàn)77 和一項(xiàng)包括12 例健康男性70 的研究均顯示，在高脂飲食1 小時(shí)后血漿脂多糖濃度顯著增加。上述研究結(jié)果表明高脂飲食后血漿脂多糖濃度水平存在短暫的波動(dòng)，然而，由于這些研究的樣本量較小以及脂多糖動(dòng)力

22、學(xué)的時(shí)間進(jìn)程不一致，因此，飲食與代謝性內(nèi)毒素血癥之間的關(guān)聯(lián)，尤其是發(fā)達(dá)國(guó)家典型飲食中常量營(yíng)養(yǎng)素的組成與代謝性內(nèi)毒素之間的關(guān)聯(lián)有待進(jìn)一步探討。肥胖相關(guān)疾病已有許多綜述分析總結(jié)了肥胖相關(guān)疾病與代謝性內(nèi)毒素血癥之間的關(guān)系69,78,79， 但二者之間的相關(guān)性仍然缺乏確切的流行病學(xué)證據(jù)。Weidermann 等80 開(kāi)展的Bruneck 隊(duì)列研究中，對(duì)近450 例年齡為5079 歲的中老年人進(jìn)行了為期5 年的隨訪，觀察其慢性感染率，結(jié)果顯示與無(wú)頸動(dòng)脈粥樣硬化的患者相比，發(fā)生頸動(dòng)脈粥樣硬化的患者體內(nèi)脂多糖濃度明顯較高，從而首次揭示了循環(huán)脂多糖是發(fā)生心血管疾病的風(fēng)險(xiǎn)因素。旨在探討慢性病發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)因素的FIN

23、RISK 研究81 進(jìn)一步拓展了上述發(fā)現(xiàn)。該研究對(duì)FINRISK92 隊(duì)列中的近480 例成人亞群體進(jìn)行了為期10 年的隨訪， 結(jié)果顯示內(nèi)毒素濃度在上四分位數(shù)的人群發(fā)生心血管病事件（致命性和非致命性）的風(fēng)險(xiǎn)增加了1.8 倍?？偟膩?lái)說(shuō)，上述數(shù)據(jù)支持循環(huán)內(nèi)毒素和心血管疾病風(fēng)險(xiǎn)之間存在相關(guān)性，但并無(wú)證據(jù)支持這種關(guān)聯(lián)為因果關(guān)聯(lián)，也未針對(duì)其可能的潛在機(jī)制提出見(jiàn)解。另有數(shù)據(jù)表明循環(huán)內(nèi)毒素與2 型糖尿病風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)。一項(xiàng)包含25 例中年2 型糖尿病患者的研究顯示，其血漿內(nèi)毒素水平較匹配的對(duì)照組高82。另一項(xiàng)隊(duì)列研究中，納入了346 例接受不同方式治療的2 型糖尿病患者，結(jié)果顯示受試者的循環(huán)內(nèi)毒素水平較高，表明控

24、制血糖本身與控制代謝性內(nèi)毒素血癥無(wú)關(guān)83。一項(xiàng)更大規(guī)模的FINRISK9784 隊(duì)列研究（約6600 名參與者）顯示，與健康個(gè)體相比，2 型糖尿病患者的循環(huán)內(nèi)毒素基線水平顯著較高，并且循環(huán)內(nèi)毒素的基線水平可預(yù)測(cè)10 年隨訪期間2 型糖尿病的發(fā)生；內(nèi)毒素濃度在上四分位數(shù)的受試者，隨訪期間2 型糖尿病的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)增加了1.5 倍。鑒于這些研究結(jié)果，探討機(jī)體對(duì)循環(huán)中內(nèi)毒素的生理反應(yīng)可能有助于進(jìn)一步了解肥胖相關(guān)疾病的發(fā)病機(jī)制。炎癥脂多糖來(lái)自于共生的腸道微生物菌群，是革蘭氏陰性致病菌的重要成分，可以通過(guò)模式識(shí)別受體識(shí)別，后者在激活免疫和炎癥反應(yīng)過(guò)程中起關(guān)鍵作用。一些針對(duì)感染和敗血癥模型的研究已對(duì)循環(huán)脂多糖

25、介導(dǎo)的應(yīng)答反應(yīng)進(jìn)行了很好的闡述， 而在代謝性內(nèi)毒素血癥時(shí)同樣會(huì)激活相似的信號(hào)通路，這將有助于我們認(rèn)識(shí)共生菌群與免疫系統(tǒng)之間是如何相互作用并參與肥胖相關(guān)疾病的發(fā)生發(fā)展。簡(jiǎn)單而言，脂多糖一旦進(jìn)入血液循環(huán)即與脂多糖結(jié)合蛋白（lipopolysaccharide-binding protein， LBP）相結(jié)合，LBP 是一種持續(xù)表達(dá)的血清蛋白， 能促進(jìn)脂多糖和各種受體及結(jié)合位點(diǎn)相互作用85， 還有利于脂多糖轉(zhuǎn)移到脂蛋白，高密度脂蛋白（high density lipoprotein，HDL）與脂多糖的結(jié)合能力最強(qiáng)86。脂多糖結(jié)合到脂蛋白上可以降低脂多糖的生物活性，并允許在肝臟中清除85。事實(shí)上，在急

26、性感染及敗血癥時(shí)，循環(huán)中LBP 水平與脂多糖水平是平行增加的87,88，提示了脂多糖的上述清除機(jī)制。肥胖患者中循環(huán)LBP 是增加的89,90，LBP 可能會(huì)進(jìn)一步觸發(fā)脂多糖的下游信號(hào)，從而引起持續(xù)低度的炎癥反應(yīng)。脂多糖與LBP 結(jié)合可以激活多個(gè)經(jīng)典的免疫信號(hào)通路，包括核因子B（nuclear factor-B， NF-B）的活化和后續(xù)的炎癥反應(yīng)。廣泛分布的相關(guān)信號(hào)網(wǎng)絡(luò)涉及細(xì)胞表面分子CD14 及toll 樣受體4（toll-like receptor 4，TLR4）79,91,92。在TLR4 基因突變或基因敲除動(dòng)物模型中93,94，以及一項(xiàng)抗CD14 抗體干預(yù)的臨床試驗(yàn)95,96 中，脂多糖

27、誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)均有所減輕，證明了CD14 和TLR4 信號(hào)通路參與了脂多糖引起的炎癥反應(yīng)。TLR4 既表達(dá)于免疫細(xì)胞，包括單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞，也表達(dá)于非免疫細(xì)胞，包括脂肪細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞79,92，因此它可以參與脂多糖引起的全身炎癥反應(yīng)以及局部炎癥反應(yīng)，這對(duì)肥胖相關(guān)疾病的發(fā)生尤為重要。事實(shí)上，已有研究顯示脂多糖信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路是胰島素抵抗和心血管疾病的風(fēng)險(xiǎn)因素。培養(yǎng)的脂肪細(xì)胞經(jīng)脂多糖處理后，TLR4 信號(hào)通路被激活，胰島素刺激的葡萄糖攝取明顯受損97，表明脂多糖信號(hào)通路可能參與了胰島素抵抗的發(fā)生。隨后，Cani 等23 發(fā)現(xiàn)慢性實(shí)驗(yàn)性內(nèi)毒素血癥與體重增加、脂肪細(xì)胞體積增大、血糖升高和胰島

28、素抵抗增加均有關(guān)，但這一系列代謝變化在CD14 缺陷的小鼠中是減弱的。這一發(fā)現(xiàn)與Tsukumo 等98 在TLR4 缺陷小鼠中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致，該實(shí)驗(yàn)也最終證實(shí)脂多糖通過(guò)TLR4 或CD14 信號(hào)途徑介導(dǎo)代謝紊亂。此外，在TLR4 缺陷和致動(dòng)脈粥樣硬化的小鼠模型中，TLR4 缺陷小鼠的斑塊脂質(zhì)含量降低、巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)減少、動(dòng)脈粥樣硬化面積下降99，表明TLR4 信號(hào)通路參與了動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生，尤其當(dāng)伴有肥胖相關(guān)疾病時(shí)。業(yè)已證實(shí)敗血癥時(shí)腸道通透性增加，明確這一點(diǎn)有助于更全面地認(rèn)識(shí)脂多糖介導(dǎo)的各種生理應(yīng)答反應(yīng)。動(dòng)物研究結(jié)果表明，高血漿脂多糖濃度可能會(huì)進(jìn)一步破壞腸黏膜的完整性100,101，人體研究也

29、提示脂多糖可能引起腸道通透性改變。Jorgensen 等102 用放射性同位素標(biāo)記物對(duì)9 例敗血癥患者與健康對(duì)照人群進(jìn)行結(jié)腸灌腸，結(jié)果發(fā)現(xiàn)敗血癥組的血漿放射性同位素水平明顯升高，提示脂多糖可引起腸道通透性增加。隨后一項(xiàng)針對(duì)10 名健康青年的調(diào)查研究中，在注入脂多糖后， 給予口服聚乙二醇，根據(jù)尿液回收情況評(píng)估腸道通透性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其腸道通透性增加103。一項(xiàng)納入25 例敗血癥患者的隊(duì)列研究顯示，敗血癥患者的緊密連接蛋白zonulin 水平較健康人明顯增加，表明在敗血癥情況下，緊密連接蛋白脫落，腸黏膜結(jié)構(gòu)的完整性被破壞，從而導(dǎo)致腸道通透性增加104。代謝性內(nèi)毒素血癥是否會(huì)導(dǎo)致腸道通透性的其他改變尚不清楚。事實(shí)上，脂多糖誘導(dǎo)腸黏膜通透性進(jìn)一步破壞的閾值存在個(gè)體差異，受個(gè)體脂多糖清除速率的影響，而脂多糖的清除又與個(gè)體LBP 上調(diào)能力有關(guān)。然而，如果代謝性內(nèi)毒素血癥本身已足夠引起腸黏膜通透性增加，即可導(dǎo)致脂多糖通過(guò)腸黏膜移位。這一系列事件會(huì)