接上期
⑤ 肠道菌群对肥胖的影响
在整个生命周期中，肠道菌群受到多种因素的影响，如出生方式（顺产或剖腹产）、围产期及生命早期的喂养、抗生素的使用【140】和饮食的摄入【141】（表 2）。这些因素支持每个个体应使用“个性化”药物疗法，就像对待不同的遗传特性一样【142】。
有一些研究人员将肠道菌群描述为：与宿主代谢密切相关的附加环境特征【143】。尽管有了这些证据，但肠道菌群在肥胖中的作用仍然是一个相当新颖的概念，需要进一步的研究来确定肠道菌群在肥胖发展和治疗策略中的作用。
肠道菌群似乎反映了一个人的生活方式；然而，肠道菌群的变化究竟是肥胖的原因还是结果，还需要更深入的研究。
有趣的是，碳水化合物（即纤维）、蛋白质和脂肪的摄入会影响粪便微生物，这一现象说明宏量营养素与微生物之间存在互作【144】。尽管有了这些数据，但是每个个体的微生物组组成都是独特的，是个体代谢和体重状态的代表性特征【144,145】。
开创性的研究已经描述了微生物组与肥胖之间的关系。具体地说，数据显示肥胖小鼠的厚壁菌（Firmicutes）增多，拟杆菌（Bacteroidetes）减少，这表明这些微生物对宿主代谢可能有影响【146】。另一项人类研究的研究人员比较了来自体型纤瘦者和肥胖者的微生物样本，证实了上述结果【145】。
一些研究人员发现，肥胖者从食物中获得的能量增加，并且这些人的粪便样本中普氏菌（Prevotellaceae）和古细菌（Archaea）增多【147】。此外，细菌丰度和多样性与肥胖呈负相关，即细菌丰度低的个体会出现更严重的肥胖、胰岛素抵抗和血脂异常，以及轻度的全身炎症【144】。其他的研究也揭示了肠道细菌，如Akkermansia muciniphila，对内源性大麻素系统以及体重、食物摄入的调节【148】。
然而，肥胖者的肠道微生物群特征显示出广泛的差异性，这是由多个因素调节的，包括宏量营养素的摄入。例如，一项人类研究报告了与肥胖相关的肠道菌群存在性别差异【149】。此外，其他研究人员也提出，肠道菌群的差异取决于遗传差异【150】。然而，肠道菌群的组成已被证明主要受饮食中营养成分（表 2）的调节【151】。
考虑到这一点，独特微生物群落（被称为“肠型”）的鉴定及其与健康和疾病的关系表明，肠道菌群在临床常规检验中的应用具有重要作用。通过研究这些特性，研究人员可以更好地了解糖和纤维在肠道微生态平衡和失调中的不同作用，以及这些作用如何影响患者预后和微生物组的功能【152】。
能量回收的差异似乎是由细菌产生的短链脂肪酸引起的，它提高了消化废物（习惯性消化的残余物）的能量利用率【153】。同样，短链脂肪酸对宿主的影响也与能量消耗有关，它可以调节产热相关基因（如 PPARG 或 UCP2）的表达和增强脂质氧化【154】。
此外，短链脂肪酸也会影响超重人群的食欲，调控食物摄入相关的短期通路；给结肠输注短链脂肪酸混合物，会增加血浆 PYY 水平，这是由上皮 G 蛋白偶联受体（GPR41 和 GPR43）激活所触发的【155】。然而，短链脂肪酸含量与粪便中细菌丰度之间的关系仍不清楚。未来的人类干预研究将有助于确定：微生物的发酵和能源利用对控制体重和肥胖症的长期效益。
饮食中宏量营养素发酵产生的代谢产物对肥胖及并发症的影响已被广泛研究【158】。碳水化合物的摄入被描述为调节肠道菌群的主要因素【159,160】。纤维通过调节食物在胃肠道中的转运、葡萄糖吸收和粪便膨胀发挥作用，从而影响血糖反应和饱腹感信号【161,162】。
此外，可发酵膳食纤维在调节肠道菌群中具有关键作用【158】。益生元，如低聚果糖，对肠道菌群的影响已经被一些研究证实，低聚果糖可以调节Faecali bacteriumprausnitzii和其他细菌的丰度，并与丁酸的产生相关，丁酸可以通过降低下丘脑神经肽Y的表达而减少食物的摄入【163】。
还有研究调查了富含糖和人工甜味剂的“西方”饮食对肠道菌群组成的影响7。不幸的是，甜味剂和肥胖者肠道菌群之间的联系仍然不清楚。其中一项小鼠研究表明，西方饮食模式更受厚壁菌（Firmicutes）的青睐，并且在小鼠体内，与果糖和甘露糖代谢、糖酵解和糖异生相关的基因表达增加【164】。
一项对人类的观察研究表明，肥胖人群中也存在小肠细菌的增长的现象，这些肥胖人群的饮食中富含碳水化合物和精制糖，但缺乏纤维【165】。
膳食蛋白质和碳水化合物对肠道菌群的调节作用改变了蛋白质消化的衍生物【166】。这些衍生物通过改变芳香族和支链氨基酸的发酵，以及作为短链脂肪酸的前体，影响能量代谢【167】。
例如，当肠道中的碳水化合物水平较低时，肠道细菌可以改变发酵的底物【168】。这种情况促进了蛋白质的发酵和分解代谢，从而改变肠道 pH 值、转运时间（大量食物从进入肠道到排泄的时间）和微生物组【168】。
在这方面，一项包括肥胖者的试验表明，在高蛋白饮食后，肠道中短链脂肪酸的浓度降低，Roseburia和Eubacteriumrectale的丰度减少，支链氨基酸、苯乙酸和 N-亚硝基化合物的增加，从而可能会对宿主健康产生有害影响【169】。
而另一篇综述强调了特定氨基酸的抗炎作用，它们通过肠道菌群产生的色氨酸衍生物来增强肠道的屏障功能【170】。此外，该综述的作者还报道了 GLP1 对宿主代谢的调节作用，以及由色氨酸的肠道菌群代谢产物吲哚引起的饱足感【170】。
此外，其他研究人员认为，除了能量平衡外，其他因素也会改变膳食脂肪摄入对体重增加的影响【171】。高脂饮食可以通过抗菌作用影响肠道菌群，促使微生物组失调，这种失调与肥胖导致的全身促炎症状态相关【171】。
对健康人进行的横断面研究发现，拟杆菌（Bacteroidetes）和放线菌（Actinobacteria）与习惯性饮食中的脂肪摄入呈正相关【172】。此外，该研究还揭示了，与体重指数（BMI）相关的微生物也与饱和脂肪酸的热量摄入相关【172】。
另一项调查同卵双胞胎脂肪摄入质量的研究发现，单不饱和脂肪酸与双歧杆菌（Bifidobacterium）和拟杆菌（Bacteroidetes）的丰度正相关；n-3 多不饱和脂肪酸与乳酸杆菌（Lactobacillus）之间存在正相关关系；而 n-6 多不饱和脂肪酸与双歧杆菌（Bifidobacterium）之间则负相关【173】。
然而，一些研究人员认为，在饮食中添加益生菌可以减轻膳食脂肪对体重维持和脂肪积累的不利影响【174,175】。
⑥ 肥胖的综合研究
精准营养与精准医学已成为体重维持与肥胖管理的重要课题。在精准营养与精准医学中，个性化不仅包括代谢表型、食物偏好、临床病史或生活方式，还包括新兴的个性化标准，其中基因型和肠道菌群的组成是定制疾病治疗方案的基础，特别是代谢紊乱。
因此，越来越多的研究人员开始对饮食模式感兴趣，开始研究食物营养素、肠道菌群的组成和遗传背景之间复杂的相互作用对肥胖的影响【176】。
一项对照饮食试验将健康人分为两组，一组食用高脂肪低纤维饮食，另一组食用低脂肪高纤维饮食，在饮食干预 24 小时后，研究人员发现参与者的肠道菌群组成发生了变化，这些变化在研究的 10 天内保持稳定【172】。
研究人员还报告了长期饮食模式和菌群之间的关系。具体地，他们报道了蛋白质、动物脂肪与拟杆菌（Bacteroidetes），碳水化合物与普氏菌（Prevotella）之间的关系【172】。
同样，其他营养干预研究也发现，大鼠高脂高糖或低脂高糖饮食后，细菌的多样性下降。这些饮食与肠道炎症的增加、迷走神经的肠-脑联系改变有关，从而使得身体脂肪沉积增加【177】。
一些研究人员强调了肠道微生物种群综合分析和代谢组学分析的应用前景，这些分析可以客观评估健康饮食模式的可循性，并帮助阐明这些模式（如地中海饮食模式）中的明确饮食成分，以及它们在心脏代谢紊乱发展的复杂相互作用中可能的影响【178】。
例如，一项试验报告了肥胖者肠道菌群组成与健康饮食状况相关的差异【179】。更具体地说，那些饮食摄入更健康的人，肠道微生物的丰度更高，炎症标志物的浓度更低【179】。同样，一些研究人员强调需要进一步调查，以确定细菌对特定饮食干预的反应，以及对宿主代谢的有益影响【180,181】。
然而，这需要新的代谢标志物或新技术，来帮助阐明特定饮食的营养摄入，以制定更具体的营养评估，并确定它们如何影响肠道菌群和遗传之间的互作。这样的技术将使我们能够更准确地确定：宏量营养素对与肥胖发展有关的代谢通路和内分泌信号的特定影响。
事实上，一些研究已经证实了，宿主基因型和肠道菌群与内脏脂肪的关系【39,182】。一个研究团队发现低热量高蛋白饮食对 BMI 超重组中有双歧杆菌相关 LCT 基因型变异（LCT 编码乳糖酶）的个体有益【150】。
在这些研究的基础上，数据表明饮食因素之间的相互作用与肥胖中发现的代谢损伤有关，如宏量营养素分布、肠道菌群组成和遗传背景【25】。对个体特征和肠道菌群代谢物相关敏感性的整体研究有助于制定新的营养评估策略，以提高肥胖的预防和治疗效果【183】。
对这一课题的进一步研究应旨在确定：依赖于特定肠型、人体健康代谢产物、能量平衡和体重控制158的筛选和检测工具，以增强预防和治疗肥胖的临床实践的个性化【184】。由于研究的最终目的是发展完善的精准营养咨询，所以需要开展进一步的研究，以更好地了解肥胖发展过程中所涉及的复杂相互作用。
这项研究在进行之前需要在整合所有的个体信息以及生物学数据，这些个体信息包括：生活方式及环境、文化、临床病史（包括药物、过敏和不耐受的不良影响）、体力活动水平、睡眠及饮食模式、食物偏好和行为因素（即暴露组）；这些生物学数据包括：昼夜节律、遗传学、表观遗传学、亚基因组学和代谢组学。
⑦ 结论
在了解体脂沉积和体重稳定性方面，宏量营养素摄入分布和膳食组成正成为重要的研究领域。科学进展表明，为了对抗肥胖症流行，科学家不仅需要考虑碳水化合物、蛋白质和脂质的特殊贡献，还需要考虑单一氨基酸、脂肪酸和各种碳水化合物衍生的分子，以及它们与遗传背景和肠道菌群的相互作用——这是精准营养和医学的基础。
脂肪和糖，作为主要的产能营养素，它们的摄入被认为是肥胖症流行的主要驱动因素，因为两者都有助于能量的供应。然而，由于它们参与到共同的、与能量稳态相关的代谢通路【51】，想要从现有证据中阐明每种宏量营养素对肥胖的单独贡献是一项挑战。
这一问题甚至比想得更加复杂，因为能量代谢方面的复杂相互作用，以及每个个体综合代谢的灵活性，使得人类能够根据自身对营养素的可用性和需要，合理利用不同来源的能量【62】。换言之，很难说脂肪比糖更有害，因为整体的能量摄入与消耗，可能比使体重增加的特定能量来源更重要。
然而，特定脂肪酸和糖的作用可能解释了能量效率的一些差异，而蛋白质似乎可以减少食欲和促进产热，对体重维持有积极作用【56】。
过度的体重和脂肪组织的积累依赖于能量平衡，摄入的宏量营养素产能长期高于能量消耗就会导致上述现象，而这些又受到神经内分泌的调节。因为涉及碳水化合物、脂质和蛋白质利用的能量代谢相互作用非常复杂，这使得解释这些宏量营养素对能量需求和细胞需求的具体贡献又复杂化了。
此外，除了影响碳水化合物（葡萄糖）利用、脂质转换（脂肪生成和脂解）、蛋白质引起的产热与脂肪细胞生理的中间代谢通路外，能量平衡还通过复杂的相互关联的调节过程来维持，这些调节过程涉及神经内分泌信号介导的食欲和/或饱足控制。
经常食用一些单糖，如葡萄糖和果糖，以及摄入饱和脂肪和一些特定的脂肪酸，似乎是导致肥胖的主要原因【1】。膳食纤维的饱腹特性和膳食蛋白质的促饱特性有助于长期干预中的体重维持和能量摄入控制。
这种正相互作用可能是由无脂肪组织和静息代谢的维持所引起的，但过去 10 年的证据表明，特定的脂肪酸和氨基酸可能参与了肥胖过程，这可能涉及到 FTO 和其它基因的某些多态性【100】。然而，对于是否存在宏量营养素与 FTO 变异体的相互作用还没有达成普遍共识【109】，因此需要进一步研究。
总的来说，目前的证据表明，能量过剩是导致超重和肥胖的主要原因。假设来自不同宏量营养素的热量相等，那么精制糖和一些脂肪在体重增加中过程中是否存在互补作用，这仍然存在争议。
与基因组成和肠道菌群相关的个体特征，可以解释部分个体间差异：宏量营养素的摄入影响身高体重比和脂肪质量【150】。事实上，需要进一步的综合研究来了解个体的宏量营养素代谢网络及能量热力学的机制，并根据个体自身的精准营养标准来设计饮食策略。
END
