腸道菌群糖尿病及肥胖防治新靶點培訓(xùn)課件

1、腸道菌群糖尿病及肥胖防治新靶點腸道菌群糖尿病及肥胖防治新靶點目 錄腸道菌群認知概況及其個體差異性腸道菌群與糖尿病、肥胖的相關(guān)性及可能機制以腸道菌群為靶標的治療策略2腸道菌群糖尿病及肥胖防治新靶點目 錄腸道菌群認知概況及其個體差異性腸道菌群與糖尿病腸道菌群知之甚少的“新器官”人類腸道中寄居著約1014左右微生物，種類1000種，人體中微生物總重量達2Kg人體中微生物有1/3具有普遍性，而2/3具有特異性?；驍?shù)量為人類自身100-150倍，是控糖人體健康的第二基因組Ley RE et al. Cell,2006.124:837-8483腸道菌群糖尿病及肥胖防治新靶點腸道菌群知之甚少的“新器官”人

2、類腸道中寄居著約1014左技術(shù)讓我們更全面準確的了解腸道菌群Karlsson F, et al.Diabetes.2013Oct;62(10):3341-9傳統(tǒng)方法采用特定的培養(yǎng)皿來培養(yǎng)微生物群落，但只限于少部分可培養(yǎng)的菌種（20-50%）且分辨率較差基于16S rRNA表征的非培養(yǎng)技術(shù)，可幫助我們獲得微生物的信息，包括不可培養(yǎng)的菌種全基因組鳥槍法測序技術(shù)，可為我們提供微生物群落功能及代謝的信息4腸道菌群糖尿病及肥胖防治新靶點技術(shù)讓我們更全面準確的了解腸道菌群Karlsson F, e腸道菌群的組成Eckburg PB, et al.Science.2005Jun 10;308(5728):1

3、635-8.厚壁菌門(Firmicutes)擬桿菌門(Bacteroidetes)放線菌門(Actinobacteria)變形菌門(Proteobacteria)5腸道菌群糖尿病及肥胖防治新靶點腸道菌群的組成Eckburg PB, et al.Scien腸道菌群的組成厚壁菌門（Firmicutes）低G+C含量的革蘭氏陽性厭氧菌腸道菌群中占比最高，超過60%多數(shù)產(chǎn)丁酸鹽（多糖代謝終產(chǎn)物）其中乳桿菌屬可維持腸道酸性內(nèi)環(huán)境，為典型益生菌擬桿菌門（Bacteroidetes）革蘭氏陰性嚴格厭氧菌腸道菌群中占比約10%-48%參與多糖代謝、膽汁酸和類固醇代謝其中多形擬桿菌、卵形擬桿菌可降解人體不能降解

4、的多糖，向宿主提供其中10-15%的能量放線菌門（Actinobacteria）高G+C含量的革蘭氏陽性嚴格厭氧菌腸道菌群中占比約10%其中雙歧桿菌屬能夠酸化腸道內(nèi)環(huán)境，保護腸屏障，為典型益生菌變形菌門（Proteobacteria）兼性厭氧菌生理情況下腸道菌群中占比1%多數(shù)變形菌均屬于致病菌，如常見的大腸桿菌、沙門氏菌、霍亂弧菌、幽門螺桿菌等6腸道菌群糖尿病及肥胖防治新靶點腸道菌群的組成厚壁菌門（Firmicutes）擬桿菌門（Ba腸道菌群對人體的作用Burcelin R, et al.Acta Diabetol.Dec 2011; 48(4): 257273. 消化，代謝，提取營養(yǎng)預(yù)防病原

5、體定植免疫調(diào)節(jié)合成有益物質(zhì)、維生素調(diào)節(jié)生物活性脂肪酸組織合成，調(diào)節(jié)腸源性肽分泌7腸道菌群糖尿病及肥胖防治新靶點腸道菌群對人體的作用Burcelin R, et al.Ac腸道菌群組成的地理差異厚壁菌擬桿菌上海Suzuki TA, et al. Biol Lett.2014 Feb 12;10(2):20131037.研究者分析了世界范圍內(nèi)1000余位受試者的腸道菌群，結(jié)果顯示，北部高緯度地區(qū)居民腸道中與肥胖相關(guān)的菌群比例更高厚壁菌門比例與緯度正相關(guān)擬桿菌門比例與緯度負相關(guān)8腸道菌群糖尿病及肥胖防治新靶點腸道菌群組成的地理差異厚壁菌上海Suzuki TA, et 腸道菌群的影響因素Ley RE,

6、 et al.Proc Natl Acad Sci U S A.2005 Aug 2;102(31):11070-5.小鼠和人類腸道菌群差異很大，但最主要的兩種菌群是：硬壁菌門Firmicutes：胖菌擬桿菌門Bacteroidetes：瘦菌飲食基因與肥胖影響腸道菌群數(shù)量與種類的因素？9腸道菌群糖尿病及肥胖防治新靶點腸道菌群的影響因素Ley RE, et al.Proc Na腸道菌群主要被飲食結(jié)構(gòu)所改變Zhang C, et al. ISME J.2010 Feb;4(2):232-41.研究為探討宿主基因和飲食對腸道菌群的影響，對野生型和Apoa-I敲除小鼠均分別進行高脂飲食飼養(yǎng)或正常飲食飼

7、養(yǎng)25周主成分分析結(jié)果表明，飲食結(jié)構(gòu)的改變可以解釋腸道菌群的結(jié)構(gòu)總變異的57，而遺傳學變異占不超過1210腸道菌群糖尿病及肥胖防治新靶點腸道菌群主要被飲食結(jié)構(gòu)所改變Zhang C, et al. 西方飲食致小鼠腸道厚壁菌增加擬桿菌減少Turnbaugh PJ,et al.Sci Transl Med. 2009 Nov 11; 1(6):6ra14.本研究中，為無菌C57BL/6J小鼠進行新鮮或冷凍成人糞便微生物群落移植，并分別給予低脂高植物多糖飲食或高脂高糖的西方飲食，人化小鼠的體重增加且腸道菌群發(fā)生改變11腸道菌群糖尿病及肥胖防治新靶點西方飲食致小鼠腸道厚壁菌增加擬桿菌減少Turnbaug

8、h P基因突變肥胖小鼠的腸道菌群與野生型不同此研究中，給予瘦素基因突變肥胖ob/ob小鼠及瘦的ob/+小鼠和+/+小鼠相同的正常飲食該研究首次發(fā)現(xiàn)，瘦素基因突變的肥胖ob/ob小鼠腸道菌群中厚壁菌門比例上升而擬桿菌門比例下降Ley RE, et al.Proc Natl Acad Sci U S A.2005 Aug 2;102(31):11070-5.* P0.0512腸道菌群糖尿病及肥胖防治新靶點基因突變肥胖小鼠的腸道菌群與野生型不同此研究中，給予瘦素基因基因突變可使小鼠腸道菌群發(fā)生改變L. Geurts, et al.Frontiers in Microbiology.2011 Jul

9、13;2:149.此研究中，給予瘦素受體基因突變肥胖db/db小鼠及瘦鼠相同的正常飲食該研究結(jié)果示，與瘦鼠相比，db/db小鼠腸道菌群中擬桿菌門比例下降，而厚壁菌門、變形菌門及纖維桿菌門比例上升13腸道菌群糖尿病及肥胖防治新靶點基因突變可使小鼠腸道菌群發(fā)生改變L. Geurts, et 目 錄腸道菌群認知概況及其個體差異性腸道菌群與糖尿病、肥胖的相關(guān)性及可能機制以腸道菌群為靶標的治療策略14腸道菌群糖尿病及肥胖防治新靶點目 錄腸道菌群認知概況及其個體差異性腸道菌群與糖尿病腸道菌群與糖尿病前瞻性病例對照研究3280名正常體重及糖耐量受試者，平均隨訪9年評估16S rDNA（特異性細菌標志物）濃度

10、作為肥胖及糖尿病發(fā)病的預(yù)測因子Amar J, et al. Diabetologia.2011Dec;54(12):3055-61.15腸道菌群糖尿病及肥胖防治新靶點腸道菌群與糖尿病前瞻性病例對照研究Amar J, et al糖尿病患者表現(xiàn)出更高菌群濃度糖尿病組非糖尿病組罹患T2DM患者在基線時16S- rDNA水平顯著高于正常組腹型肥胖患者16SrDNA更高16SrDNA水平升高者發(fā)生T2DM 及腹型肥胖的相對風險分別為正常人群的1.35倍及1.18倍隨訪結(jié)束后發(fā)現(xiàn)Amar J, et al. Diabetologia.2011Dec;54(12):3055-61.16腸道菌群糖尿病及肥胖防

11、治新靶點糖尿病患者表現(xiàn)出更高菌群濃度糖尿病組非糖尿病組罹患T2DM患糖尿病患者腸道菌群與健康人不同X. Wu, et al.Current Microbiology.2010 Jul;61(1):69-78.該研究對16位2型糖尿病患者及12位健康受試者的糞便樣本進行檢測研究結(jié)果示，DM患者腸道中普通擬桿菌和雙歧桿菌含量下降普通擬桿菌雙歧桿菌人腸道柔嫩梭菌17腸道菌群糖尿病及肥胖防治新靶點糖尿病患者腸道菌群與健康人不同X. Wu, et al.Cu糖尿病患者腸道菌群與健康人不同普拉梭菌（Faecalibacterium prausnitzii）在肥胖和DM患者中含量下降，在RYGB手術(shù)后數(shù)月上

12、升OB/nD：肥胖的非糖尿病 OB/D：肥胖的糖尿病Furet JP, et al.Diabetes 2010;59:30495718腸道菌群糖尿病及肥胖防治新靶點糖尿病患者腸道菌群與健康人不同普拉梭菌（FaecalibacT2DM患者腸道G-菌比例更高Larsen N, et al. PLoS One. 2010Feb 5;5(2):e9085.othersG+ （ Firmicutes, Acinobacteria ）G- （ Bacteroidetes, Verrucomicrobia, Proteobacteria ）57.8%40.4%ND38.3%57.5% G+ （ Firmic

13、utes, Acinobacteria ）othersG-（ Bacteroidetes, Verrucomicrobia, Proteobacteria ）T2DM糖尿病與非糖尿病患者腸道菌群差異19腸道菌群糖尿病及肥胖防治新靶點T2DM患者腸道G-菌比例更高Larsen N, et al糖尿病患者腸道微生物組成該研究發(fā)現(xiàn) ，2 型糖尿病患者特征為：中度腸道微生物菌群失調(diào)，產(chǎn)丁酸鹽細菌豐度下降，而各種條件致病菌增加，并且細菌還原硫酸鹽和抗氧化應(yīng)激能力增強Qin J, et al. Nature.2012 Oct 4;490(7418):55-60.圓形面積大小表示宏基因組連鎖群中基因數(shù)量；圓

14、形顏色表示其所屬分類20腸道菌群糖尿病及肥胖防治新靶點糖尿病患者腸道微生物組成該研究發(fā)現(xiàn) ，2 型糖尿病患者特征為腸道菌群與肥胖/糖尿?。磕c道菌群肥胖/糖尿病Who Comes first?科赫法則21腸道菌群糖尿病及肥胖防治新靶點腸道菌群與肥胖/糖尿?。磕c道菌群肥胖/糖尿病Who ComeWho comes first ? 科赫法則科赫法則是證明一種病菌與一種疾病之間因果關(guān)系最強的“邏輯法則”“科赫法則”在人體內(nèi)發(fā)現(xiàn)某種細菌與疾病相關(guān)，把這種細菌分離出來在動物模型里把疾病復(fù)制出來從而證明這種細菌是該病人發(fā)病的原因而不是結(jié)果Koch，187622腸道菌群糖尿病及肥胖防治新靶點Who comes

15、 first ? 科赫法則科赫法則是證無菌小鼠接受腸菌移植，成功復(fù)制肥胖法國、美國、羅馬尼亞科學家將肥胖大鼠腸道的高比值硬壁菌與擬桿菌移植給無菌小鼠，成功地復(fù)制出肥胖表型，且鑒定出3種肥菌顫桿菌和梭菌屬14a簇及4簇Duca, et al.Diabetes.2014May;63(5):1624-36.OP 易肥胖小鼠 F/B高比值OR 不易肥胖小鼠 F/B低比值CVOP OP腸菌移植小CVOR OR腸菌移植小23腸道菌群糖尿病及肥胖防治新靶點無菌小鼠接受腸菌移植，成功復(fù)制肥胖法國、美國、羅馬尼亞科學家無菌小鼠接受腸菌移植，成功復(fù)制肥胖正常小鼠和無菌小鼠同時給予高脂飲食(1)正常小鼠體重變化明顯

16、，且出現(xiàn)高脂飲食相關(guān)代謝改變無菌小鼠體重無明顯變化，且無代謝改變將肥胖小鼠的糞菌移植給無菌小鼠，可導(dǎo)致移植后無菌小鼠體重增加，代謝改變(2)糞菌移植后對代謝的影響與飲食相關(guān)Aron-Wisnewsky J, et al.Nat Rev Nephrol.2015Nov,30.24腸道菌群糖尿病及肥胖防治新靶點無菌小鼠接受腸菌移植，成功復(fù)制肥胖正常小鼠和無菌小鼠同時給予腸道菌群對肥胖的影響機制腸道菌群受飲食脂肪調(diào)節(jié)脂多糖（LPS）增加抑制禁食誘導(dǎo)脂肪因子（Fiaf）增加脂蛋白脂肪酶（LPL）活性多糖分解作用影響食物攝取和能量消耗增加短鏈脂肪酸（SCFAs）吸收CD14依賴機制引發(fā)慢性代謝炎癥反應(yīng)增

17、加能量存儲體重增加Harris K, et al.J Obes.2012:879151.25腸道菌群糖尿病及肥胖防治新靶點腸道菌群對肥胖的影響機制腸道菌群受飲食脂肪調(diào)節(jié)抑制禁食誘導(dǎo)脂菌群失調(diào)增強宿主從食物中獲能的能力a：胖鼠短鏈脂肪酸增加b：胖鼠糞便中的卡路里的含量較低c：將胖鼠的腸道菌群移植給無菌小鼠后，小鼠體脂明顯增加Peter J,et al.Nature.2006 Dec 21;444(7122)_1027-31.26腸道菌群糖尿病及肥胖防治新靶點菌群失調(diào)增強宿主從食物中獲能的能力a：胖鼠短鏈脂肪酸增加Pe腸道菌群對糖尿病的影響機制Harris K, et al.J Obes.2012

18、:879151.腸道菌群影響代謝疾病主要通過兩種路徑：細菌的代謝產(chǎn)物（SCFAs等）具有生物活性，可影響宿主生理功能人體對細菌結(jié)構(gòu)組分（LPS等）產(chǎn)生先天性免疫應(yīng)答，導(dǎo)致慢性炎癥27腸道菌群糖尿病及肥胖防治新靶點腸道菌群對糖尿病的影響機制Harris K, et al.JSCFAs對糖尿病的影響機制短鏈脂肪酸（乙酸鹽、丙酸鹽、丁酸鹽）SCFA激活 (Gpr41) 導(dǎo)致腸道PYY增加，抑制腸蠕動激活Gpr43，GLP-1分泌增加激活Gpr43，抑制脂肪細胞胰島素信號，減少脂肪積聚促進小腸糖異生(IGN)抑制禁食誘導(dǎo)的脂肪因子(Fiaf), 增加LPL活性Herbert Tilg, et al .

19、Gut.2014Sep;63(9):1513-21.28腸道菌群糖尿病及肥胖防治新靶點SCFAs對糖尿病的影響機制短鏈脂肪酸（乙酸鹽、丙酸鹽、丁酸腸道菌群失調(diào)引起胰島素敏感性改變Vrieze A,et al.Diabetologia.2010 Apr;53(4):606-13.腸道菌群通過其結(jié)構(gòu)組分或代謝產(chǎn)物，引發(fā)慢性炎癥，影響脂肪代謝和激素分泌等，引起胰島素敏感性改變29腸道菌群糖尿病及肥胖防治新靶點腸道菌群失調(diào)引起胰島素敏感性改變Vrieze A,et al目 錄腸道菌群認知概況及其個體差異性腸道菌群與糖尿病、肥胖的相關(guān)性及可能機制以腸道菌群為靶標的治療策略30腸道菌群糖尿病及肥胖防治新靶

20、點目 錄腸道菌群認知概況及其個體差異性腸道菌群與糖尿病腸道菌群：從發(fā)病機制到治療前景藥物靶點 菌群移植 飲食運動代謝手術(shù)Burcelin R, et al.Acta Diabetol.Dec 2011; 48(4): 257273. 31腸道菌群糖尿病及肥胖防治新靶點腸道菌群：從發(fā)病機制到治療前景藥物靶點 菌群移植 飲食與腸道菌群飲食（Diet）：影響腸道菌群結(jié)構(gòu)以及相關(guān)代謝綜合征表型的主要因素回復(fù)力（Resilience）：高脂飲食造成的小鼠腸道菌群結(jié)構(gòu)改變可以通過改為普通膳食得到恢復(fù)改變飲食對高脂飲食大鼠的腸道菌群結(jié)構(gòu)以及代謝表型具有改善作用飲食與運動代謝手術(shù)藥物靶點菌群移植Zhang C

21、, et al. ISME J.2010 Feb;4(2):232-41.32腸道菌群糖尿病及肥胖防治新靶點飲食與腸道菌群飲食（Diet）：影響腸道菌群結(jié)構(gòu)以及相關(guān)代謝苦瓜和山藥促進腸道有益菌生長黃連有助于減少有害菌有研究顯示，葛根芩連湯作用于腸道菌群治療糖尿病Xu J, et al.ISME J.2015 Mar;9(3):552-62.“Let foods be the medicine and medicine be the foods.”33腸道菌群糖尿病及肥胖防治新靶點苦瓜和山藥促進腸道有益菌生長黃連有助于減少有害菌Xu J, 益生元(prebiotics) 改善腸菌群，控制機體能量

22、平衡益生元（Prebiotics）：一種膳食補充劑， 通過選擇性的刺激一種或少數(shù)種菌落中的細菌的生長與活性而對寄主產(chǎn)生有益的影響從而改善寄主健康最重要的是它只刺激有益菌群的生長Everard A et al. Diabetes. 2011 Nov;60(11):2775-86Ob-CT：對照組 Ob-Pre：益生元喂食組*P 0.05 #P 0.134腸道菌群糖尿病及肥胖防治新靶點益生元(prebiotics) 改善腸菌群，控制機體能量平益生元可改善肥胖小鼠糖脂代謝Ob-CT：對照組 Ob-Pre：益生元喂食組*P 0.05Everard A et al. Diabetes. 2011 Nov

23、;60(11):2775-86該研究中，遺傳（ob/ob）或飲食導(dǎo)致肥胖的小鼠及糖尿病小鼠長期喂食益生元或?qū)φ帐澄镅芯拷Y(jié)果示，益生元喂食組小鼠糖脂代謝顯著改善35腸道菌群糖尿病及肥胖防治新靶點益生元可改善肥胖小鼠糖脂代謝Ob-CT：對照組 Ob-益生元可改善小鼠腸道內(nèi)分泌激素分泌Everard A et al. Diabetes. 2011 Nov;60(11):2775-86Ob-CT：對照組 Ob-Pre：益生元喂食組*P 0.05與對照組相比，長期喂食益生元后，小鼠分泌GLP-1增加，腸道胰高血糖素mRNA表達增加36腸道菌群糖尿病及肥胖防治新靶點益生元可改善小鼠腸道內(nèi)分泌激素分泌Eve

24、rard A et 腸道菌群糖尿病及肥胖防治新靶點培訓(xùn)課件益生元治療組患者糖代謝改善Parnell JA, et al. Am J Clin Nutr 2009;89:17519.研究結(jié)果示，益生元組受試者胰島素水平及血糖水平均低于對照組 益生元組與對照組差異顯著，P 0.0538腸道菌群糖尿病及肥胖防治新靶點益生元治療組患者糖代謝改善Parnell JA, et al運動與腸道菌群運動員腸道菌群多樣性更明顯運動員：22門Low-BMI對照：11門High-BMI對照：9門Nature Reviews Gastroenterology & Hepatology advance online p

25、ublication 24 June 2014 39腸道菌群糖尿病及肥胖防治新靶點運動與腸道菌群運動員腸道菌群多樣性更明顯Nature Rev胃旁路手術(shù)對腸道菌群的改變厚壁菌門擬桿菌門變形菌門放線菌門Graessler, et al. The Pharmacogenomics Journal (2013) 13, 514522胃旁路術(shù)后3月：厚壁菌減少擬桿/厚壁菌比例增加代謝手術(shù)飲食與運動藥物靶點菌群移植40腸道菌群糖尿病及肥胖防治新靶點胃旁路手術(shù)對腸道菌群的改變厚壁菌門Graessler, et肥胖及糖尿病患者RYGB治療后腸道菌群的變化（術(shù)前、術(shù)后3月、6月）Kong LC, et al.

26、 Am J Clin Nutr.2013 Jul;98(1):16-24. RYGB術(shù)后，腸道菌群的豐度有所上升有益菌的數(shù)量顯著增加41腸道菌群糖尿病及肥胖防治新靶點肥胖及糖尿病患者RYGB治療后腸道菌群的變化（術(shù)前、術(shù)后3小檗堿（Berberine）與腸道菌群小檗堿是中藥黃連的主要藥理成分研究發(fā)現(xiàn)其能顯著改善腸道菌群結(jié)構(gòu)，使有害菌數(shù)量下降藥物靶點代謝手術(shù)飲食與運動菌群移植藥物靶點代謝手術(shù)飲食與運動Zhang X, et al. PLoS One.2012;7(8):e42529.42腸道菌群糖尿病及肥胖防治新靶點小檗堿（Berberine）與腸道菌群小檗堿是中藥黃連的主要小檗堿可能通過調(diào)節(jié)腸

27、道菌群結(jié)構(gòu)防治糖尿病Zhang X, et al. PLoS One.2012;7(8):e42529.本研究以大鼠作模型，在飼喂高脂飼料的同時，灌服一定劑量的小檗堿結(jié)果表明，小檗堿治療 后有268種細菌發(fā)生改變，其中174種的數(shù)量下降或消失，93種的數(shù)量上升小檗堿可有效防止高脂飼料引起的肥胖和胰島素抵抗分析結(jié)果示，小檗堿治療可以解釋腸道菌群變異的20.1%；小檗堿治療組大鼠的HOMA-IR指數(shù)及肥胖指數(shù)均顯著下降* P0.05* P0.01NS 無顯著差異43腸道菌群糖尿病及肥胖防治新靶點小檗堿可能通過調(diào)節(jié)腸道菌群結(jié)構(gòu)防治糖尿病Zhang X, 小檗堿與糖尿病一項meta分析，納入27項RC

28、T研究，納入2569例患者旨在評價黃連素治療T2DM患者的有效性研究結(jié)果示，黃連素可改善T2DM患者的血糖Lan J, et al.J Ethnopharmacol. 2015 Feb 23;161:69-81.44腸道菌群糖尿病及肥胖防治新靶點小檗堿與糖尿病一項meta分析，納入27項RCT研究，納入2小檗堿顯著改善T2DM患者的血糖控制Lan J, et al.J Ethnopharmacol. 2015 Feb 23;161:69-81.45腸道菌群糖尿病及肥胖防治新靶點小檗堿顯著改善T2DM患者的血糖控制Lan J, et al新型治療：腸道菌群移植“Let feces be the medicine and medicine be the