Nature：揭示一种细菌治疗有望降低胰岛素抵抗和预防糖尿病

在一项新的研究中，来自日本理化学研究所综合医学科学中心的Hiroshi Ohno博士及其研究团队对人类粪便微生物组进行了遗传和代谢分析，然后在肥胖小鼠身上进行了验证实验，结果发现了一种肠道细菌，它可能有助于改善胰岛素抵抗，从而防止肥胖和2型糖尿病的发生。相关研究结果于2023年8月30日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“Gut microbial carbohydrate metabolism contributes to insulin resistance”。

胰岛素是胰腺对血糖（血液中的葡萄糖）的反应而释放的一种激素。正常情况下，胰岛素帮助葡萄糖进入肌肉和肝脏，使它们能够利用它。当一个人出现胰岛素抵抗时，就意味着胰岛素无法发挥其作用，因此会有更多的葡萄糖留在血液中，胰腺也会继续制造更多的胰岛素。胰岛素抵抗会导致肥胖、糖尿病前期（pre-diabetes）和2 型糖尿病。

我们的肠道中含有数万亿个细菌，其中许多细菌会分解我们吃下的碳水化合物，否则这些碳水化合物将无法被消化。虽然许多人都认为这种现象与肥胖和糖尿病前期有关，但由于细菌种类繁多，而且缺乏代谢数据，因此事实仍不清楚。

Ohno和他的团队通过综合研究解决了这一问题，并在此过程中发现了一种可能有助于减轻胰岛素抵抗的细菌。

首先，他们研究了 300 多名成年人在定期体检时提供的粪便中可以检测到的代谢物。他们将这种代谢组（metabolome）与从这些人身上获得的胰岛素抵抗水平进行了比较。Ohno 说，“我们发现，较高的胰岛素抵抗与粪便中过多的碳水化合物有关，尤其是葡萄糖、果糖、半乳糖和甘露糖等单糖。”

接下来，他们描述了这些研究参与者肠道菌群的特征及其与胰岛素抵抗和粪便碳水化合物的关系。胰岛素抵抗较高的人的肠道中含有更多的来自毛螺菌科（Lachnospiraceae）而不是来自其他目的细菌。此外，包含毛螺菌的肠道菌群与粪便碳水化合物过多有关。因此，毛螺菌占主导地位的肠道菌群与胰岛素抵抗和粪便中单糖过多有关。与此同时，在肠道中拟杆菌（Bacteroidales）多于其他类型细菌的研究参与者中，胰岛素抵抗和单糖水平都较低。

图片来自Nature, 2023, doi:10.1038/s41586-023-06466-x。

这些作者随后开始研究细菌对细胞培养物和小鼠代谢的直接影响。在培养过程中，拟杆菌消耗的单糖与胰岛素抗性高的人粪便中发现的单糖种类相同，其中细菌物种Alistipes indistinctus消耗的单糖种类最多。

这些作者在肥胖小鼠体内观察了不同细菌对血糖水平的影响。他们发现Alistipes indistinctus能降低血糖，减轻胰岛素抵抗，减少小鼠可获得的碳水化合物数量。

这些结果与人类患者的研究结果一致，并对诊断和治疗产生了影响。正如 Ohno 解释的那样：“由于与胰岛素抵抗有关，肠道毛螺菌的存在可能是糖尿病前期的一种很好的生物标志物。同样，使用含有Alistipes indistinctus的益生菌治疗可能会改善糖尿病前期患者的葡萄糖耐受不良。”

虽然目前大多数非处方益生菌都不含这项新研究中发现的细菌，但Ohno敦促人们在使用这些益生菌时要谨慎。“这些发现需要在人体临床试验中得到验证，然后我们才能推荐任何益生菌作为治疗胰岛素抵抗的药物。”（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

1. Tadashi Takeuchi et al. Gut microbiota carbohydrate metabolism contributes to insulin resistance. Nature, 2023, doi:10.1038/s41586-023-06466-x.

2. Bacteria treatment reduces insulin resistance, protects against diabetes
https://www.riken.jp/en/news_pubs/research_news/pr/2023/20230831_1/index.html