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肠道微生物与宿主循环代谢:微生物与人类健康

【摘要】:为了研究汉族肥胖者肠道菌群的改变是否与宿主体内循环代谢物有关,对肥胖组和对照组人群的血清进行了非靶向代谢组学分析。氨基酸的靶向代谢组学进一步证实了瘦人和肥胖者之间代谢物的差异。综上所述,肠道微生物群的改变,特别是肥胖者肠道内拟杆菌属的减少可能与循环中较高的AAA和BCAA浓度有关。以上数据表明,肠道菌群的代谢可能与血清中肥胖相关氨基酸的水平有关。图11-1-3肠道微生物与血清氨基酸的关系

近来研究报道了有一种血清代谢物的变化可以反映2型糖尿病患者和健康人肠道菌群的差异。为了研究汉族肥胖者肠道菌群的改变是否与宿主体内循环代谢物有关,对肥胖组和对照组人群的血清进行了非靶向代谢组学分析。与对照组相比,肥胖个体表现出明显的代谢变化。在肥胖组与对照组之间,共鉴定出了148种差异代谢产物。氨基酸的靶向代谢组学进一步证实了瘦人和肥胖者之间代谢物的差异。总的来说,肥胖个体和瘦对照组之间,血清中34种氨基酸中有显著性差异的共有20种。为了进一步研究循环代谢物丰度的变化是否与肠道菌群的改变有关,采用CIA(Co-inertia analysis)分析发现217MLGs和148个代谢物(肥胖组和对照组之间的差异代谢物)之间的类似变化,说明这些氨基酸与肥胖者肠道菌群的改变密切相关。具体来说,这些氨基酸与拟杆菌(包括B.thetaiotaomicron,B.intestinalis,B.ovatus和B.uniformis)呈反比关系(图11-1-3A)。据报道,B.thetaiotaomicron和B.ovatus可以发酵AAA产生苯乙酸。综上所述,肠道微生物群的改变,特别是肥胖者肠道内拟杆菌属的减少可能与循环中较高的AAA和BCAA浓度有关。这些氨基酸又是2型糖尿病和心血管疾病(CVD)的危险因素,它们还与HOMA-IR、高血糖、高脂血症和循环炎性因子呈正相关。

在检测到的氨基酸中,与瘦对照组相比,肥胖者体内谷氨酸盐的增加最为显著。谷氨酸与16个肥胖组富集的MLGs呈正相关,与18个对照组富集的MLGs呈负相关(图11-1-3A)。尤其是,肥胖组富集的Ruminococcus sp.,D.longicatena,C.comes和OB-8293还含有编码催化谷氨酰胺生成谷氨酸的基因(图11-1-3B),并且这些微生物与循环中谷氨酸水平呈正相关,与谷氨酰胺水平呈负相关。这些观察结果表明,循环中谷氨酸和谷氨酰胺的水平可能反映了血清谷氨酸水平与B.thetaiotaomicron的丰度呈负相关(图11-1-3A),B.thetaiotaomicron含有编码谷氨酸脱羧酶的基因(K01580,图11-1-3B)。这些结果表明,体内B thetaiotaomicron的消耗可能导致肥胖人群中谷氨酸循环浓度升高。此外,血清谷氨酸的浓度与肥胖组表现出正相关性的特征,如BMI、WHR、腰围、HOMA-IR、hsCRP和三酰甘油。以上数据表明,肠道菌群的代谢可能与血清中肥胖相关氨基酸的水平有关。

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图11-1-3 肠道微生物与血清氨基酸的关系