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赵立平糖尿病人怎么吃肠道深处找答案

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-10-23 作者:热心肠先生

原标题:赵立平:糖尿患者怎样吃?肠道深处找答案!

本视频录制于2018年5月11日,之前未整理讲演图文实录,近期咱们特别对此作了组织,以飨读者。

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赵立平,美国罗格斯大学使用微生物学冠名讲席教授,上海交通大学微生物学特聘教授

Journal of Molecular Medicine,FEMS Microbiology Ecology,Microbial Biotechnology 等世界刊物编委;ISME Journal(世界微生物生态学会会刊,影响因子9.3)的资深修改,Scientific Report 编委。

赵立平教授在国内最早体系展开微生物分子生态学研讨,在杂乱微生物群落结构剖析技能和计算计算方法等方面做了许多立异性作业。对人和动物的肠道、处理工业废水的生化池、土壤、油藏等环境中的微生物群落结构与功用的联系做了许多的研讨作业,取得了有意义的成果。在美国科学院院报(PNAS), 世界微生物生态学会会刊(ISME Journal)、Nature Communications、Nature Reviews Microbiology, EBioMedicine 等刊物宣布论文四十余篇,2012年6月,美国《科学》周刊曾对他的研讨作业做过专题报导(Science 336: 1248)。

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咱们好,我是来自上海交通大学和美国罗格斯大学的赵立平。

今日,十分感谢热心肠先生供给了“肠·道”这样一个健康传达的渠道,我期望在这里给咱们共享一下咱们用高膳食纤维饮食改动菌群、改进糖尿病的研讨进展和领会,期望你们可以喜爱。

咱们都知道,在短短的三十多年的时刻里边,全球呈现一个十分重要的缓慢病的暴发性盛行的态势,那便是肥壮和肥壮引起的糖尿病,困扰着兴旺国家比如说美国这样的国家,也困扰着我国这样的快速开展中的国家。

为什么在这么短的时刻里这么多的人可以都得上一种相同的缓慢病,是由于咱们的基因在这么短的时刻里都发生了改动?仍是由于咱们吃了太多的脂肪,或许是由于咱们吃了太多的糖?

这些问题的答案现在看来应该到肠道里边去寻觅。

为什么呢?由于在咱们的肠道里日子着许多的微生物,其间首要是细菌。那么咱们每天吃进去的食物里边自己不能消化的成分或许吃得太多来不及消化的养分会被肠道菌群作为养分来促进成长。

别的呢,咱们的肠道每天排泄许多的黏液,三天内肠道表皮细胞会掉落这些排泄的黏液和掉落的死细胞也都会被肠道菌群作为养分来促进成长。

肠道菌群呢,一边成长,一边每天跟着大便排出体外,一般人大便里边大约有一半的分量是肠道里边的细菌,这样算下来咱们每个人每年在自己的肠道里边培育起来,然后再排到体外的细菌的总量可以相当于你自己的体重。

所以,咱们每天高高兴兴地跑来跑去,以为自己是一个有才智的高档生物,可是在肠道菌群的眼里你只不过是它的发酵罐罢了。

那么咱们给肠道菌群供给了成长开展的环境,是它的发酵罐。可是肠道菌群在正常状况下,其实是咱们健康的守护神,为什么这么说呢?

咱们举一个最重要的肠道菌群和人体互利共生的比如,那便是肠道里边的短链脂肪酸发生菌。所谓的短链脂肪酸,包含乙酸、丁酸这样的小分子的有机酸。

它是怎样来的呢?是咱们每天吃进去的食物里边,食物的细胞壁这样的成分里边有许多的咱们自己不能消化的碳水化合物。

看上去,对咱们人是没有用的,但实际上,这些咱们自己不能消化的碳水化合物进入大肠今后会有一些有益菌使用它们来成长。成长今后,它们会开释出这些短链脂肪酸作为它们的代谢废弃物开释到肠道里,对细菌来说是代谢废弃物,对咱们人来说是必不可少的养分物质,具有许多的健康效应。

这些年,有许多的研讨标明乙酸、丁酸这样的短链脂肪酸,首要可以给咱们三天就要掉落,长出新的肠道表皮细胞供给必需的养分,首要是动力。第二,乙酸和丁酸可以减轻炎症。第三,乙酸和丁酸可以添加饱腹感。

在咱们摄入的热量少的状况下,不会有激烈的饥饿感,因而,是有助于通过低热量饮食进行瘦身。

这样研讨的比如是不胜枚举的,因而,就说肠道菌群通过吃掉咱们自己不能消化的膳食纤维,然后发生咱们人体所必需的短链脂肪酸,与咱们人体构成了一个互利共生的杰出的互动联系。

可是,像糖尿病还有结肠癌,许多的缓慢患者的肠道里,短链脂肪酸的发生量是严重不足的,可以发生短链脂肪酸的细菌数量和品种多样性都是比较低的。

这个也有许多的研讨,那么咱们看一下,有一些研讨是对远古人类的粪便化石进行了剖析,测算出来咱们一万多年曾经的先人每天摄入的膳食纤维的量,大约在200~400g。

可是在今日日子的人尤其在兴旺国家或许是兴旺城市日子的现代人,每天均匀摄入膳食纤维其实只需15g。

而各个国家,比如说美国的或许我国的膳食攻略里边引荐咱们应该摄入的膳食纤维量也不过只需30g。只需咱们先人膳食纤维摄入量的1/10。

那就意味着咱们的饮食结构里边膳食纤维的摄入量和咱们的先人比较是大大地削减的,这会不会是构成发生短链脂肪酸的细菌的品种和数量下降,一同短链脂肪酸也下降的一个重要原因呢?

咱们再看健康的年轻人的肠道菌群里边短链脂肪酸的发生菌的状况。

咱们对来自于全国的9个省区、7个民族的314个健康的年轻人进行了肠道菌群的测序,成果发现不同民族的人的肠道菌群的结构是不相同的。

尽管每个民族有自己的肠道菌群的结构的特征,可是它们在功用上又有一个一同的特色。也便是说咱们都共有九个属的细菌,这些细菌全部是可以发生短链脂肪酸的细菌。在咱们这项研讨里边,这九个属的短链脂肪酸发生菌它的序列量占到了总测序量的一半以上。

阐明什么?阐明在健康的,处于人生健康顶峰期的年轻人,不论你是哪个民族的,菌群结构有什么样的不同,短链脂肪酸发生菌都是你的优势菌。

而咱们再看,我国是有一个药食同源,通过饮食来摄生乃至是医治疾病的传统的。

我国卫生部发布的药食同源食物目录里边,其实它们都有一个十分重要的特色,便是都富含人不能消化吸收可是肠道菌群可以发酵使用的多糖,其实也便是咱们一般人所说的膳食纤维。

那么在这样的状况下,咱们就规划了一种新的饮食干涉计划。

一方面把人所需求的许多养分素和微量养分素均衡地供给给人体,一同,在饮食结构里,尽或许地添加多样化的膳食纤维,期望可以去改动或许康复一个健康的肠道菌群结构。

用这样的一个养分干涉计划,看看能不能通过改动菌群来改进肥壮、胰岛素反抗乃至糖尿病。

我自己是这样的代谢性疾病的养分干涉计划的榜首个志愿者。图上的相片是我瘦身前后的相片,是2012年6月8号美国科学周刊的一个报导,我在一年左右的时刻里边减掉了40斤左右的体重,然后我的血糖、血脂、血压,都从挨近乃至到达了代谢综合征的目标,回到了正常规模。

那么从我自己成功地调整了自己的身体改进了自己的健康状况,然后我就开端在全国各地组织了一些临床研讨。

首要,通过高膳食纤维的饮食改动菌群是可以减轻体重,改进代谢综合征的。

比如说这个年轻人26岁,350斤重,6个月的时刻减了103斤。

这个小朋友3岁,4个月的时刻从92斤减到60斤。

这位小朋友14岁280斤,14个月减了134斤。

一切这些事例都告知咱们只需通过高膳食纤维的饮食,长时刻坚持,改动菌群就可以减轻体重,改进代谢综合征,不需求额定地添加运动。

最近咱们在3月9号(2018年)美国科学周刊,宣布了一篇针对肠道菌群进行养分干涉的2型糖尿病研讨的临床研讨论文。

这是一个随机对照的 RCT 试验,也便是咱们把糖尿患者随机分红两组,两组患者他们的总热量摄入还有许多养分素摄入尽量操控得相同。

仅有有不同的是处理组额定添加了许多的结构十分多样化的膳食纤维。

通过三个月的养分干涉,额定摄入许多的结构多样化的膳食纤维,可以让患者额定的有健康获益。比如说糖化血红蛋白,明显地比对照组要下降得更多。

别的,体重也下降,空腹血糖也下降,血脂也下降。这就阐明,由所以 RCT 试验,咱们可以把一切这些额定的健康状况的改进,归因于多样的膳食纤维的摄入。

那膳食纤维咱们人又不能消化吸收,它怎样可以改进糖尿病呢?

那仅有的途径恐怕是通过改动菌群。所以,咱们就对一切在试验进程中搜集的粪便样品的总 DNA 进行了元基因组测序,每个样品测10个G的数据,终究咱们总共拼装出来将近500万个不重复的基因。

通过一系列的生物信息剖析和计算,咱们拼装出来141个高质量的基因组草图,这141个高质量的基因组草图,大约占到了总测序量的将近60%。

有意思的是这141个细菌应该是肠道里边的优势菌,并且都在超越20%的样品里边呈现,也是比较普遍存在的。一同,它们都有可以把膳食纤维转变成至少一种短链脂肪酸的代谢途径,也便是它们的基因决议了它们是可以使用膳食纤维成长、发生短链脂肪酸。

依照咱们一般的人的主意它们应该都是有益菌,可是有意思的是当咱们给肠道菌群供给了额定的许多结构多样化的膳食纤维今后,咱们本来以为一切的短链脂肪酸发生菌都能找到那么几种它们喜爱的膳食纤维来成长,所以咱们的多样性都会进步。

成果和咱们幻想的是相反的,在141个有才干把膳食纤维发酵成短链脂肪酸的细菌里边,只需15个通过一个月的时刻变成了优势菌,79个对膳食干涉没有反响,而还有47个不光不可以添加反而数量下降。

那么咱们又对这些细菌的基因组做了进一步的剖析,发现这15株菌它们在使用膳食纤维的时分,发生的能量比较多,成长得相对要快一点。

别的,它们发生的乙酸、丁酸这些酸,短链脂肪酸量也比较大,因而可以构成环境的酸化,可以把肠道的 pH 值下降。

可是它们自身又具有很强的耐酸的才干,所以 pH 值下降之后,它们的数量不光不下降,反而还持续上升。

而回过头来再看47个掉头向下,终究削减的细菌,咱们发现它们使用相同量的膳食纤维发生的能量比较少,长得相对会慢一点。别的还一个十分重要的特色是这些菌都不耐酸,pH 值降到6以下它们就开端减慢乃至中止成长。

因而,通过一个月的相互之间的竞赛,这15个菌它们的数量越来越高、越来越高,终究到达顶峰安稳下来,而那47个菌数量越来越少、越来越少,终究降到最低。

剩余的79个菌,首要是使用肠道里供给的黏液里的多糖来成长。因而,关于食物里边添加的膳食纤维多少改动不灵敏,它对这个养分干涉,是没有反响的。

咱们都知道,森林是十分茂盛的,陆地生态体系结构也十分的安稳,那为什么它会安稳呀?是由于它里边有大树,这种大树在生态学上英文叫 Foundation Species (根底性物种),也就说它是整个生态体系的根底。

有树并且这个树有必要长到超越必定的量构成树冠,把森林覆盖住才干有森林,才可以让其他的成员在昏暗湿润的,一同的内部环境下茂盛地成长和持久地坚持,没有了树就没有了森林。

那么关于肠道菌群来说,健康的肠道菌群是不是也应该像森林相同要十分地茂盛、十分地安稳?

假如是这样的话,它们也应该有类似于大树这样的细菌。

那咱们以为,结构多样化的许多的膳食纤维扶持起来的这些有益菌,或许就可以以为是健康肠道菌群的所谓的大树细菌。把它们养到必定的量它会通过发生短链脂肪酸酸化环境,然后让整个肠道的环境不利于病菌的成长,而有利于其他有益菌的成长。

终究,让菌群结构康复到一个比较健康的状况。

这些大树细菌,它们都是来自于三个不同的门,在分类上,它们的位置是十分不相同的。

可是,它们严密地联合在一同,荣辱与共,一同使用咱们给肠道里供给的许多的多样化的膳食纤维。它们共存共荣,然后构成了一个茂盛的大树细菌构成的咱们叫做 Guild 也便是所谓的生态功用群。

咱们咱们必定就会想,膳食纤维把这样的一组大树细菌物资起来,为什么糖尿病可以改进,这中心的机制究竟是什么?

咱们都知道,糖尿患者的最中心的问题是吃了饭今后,血液里的葡萄糖添加,咱们全身的细胞都需求葡萄糖,可是,饭后、餐后血糖添加今后,全身的细胞无动于衷,不可以及时有效地把血液里边的葡萄糖转移到细胞里边来。

为什么?首要问题有两个:

榜首,糖尿患者的胰岛细胞功用受损,发生的胰岛素数量下降,也便是说信号不行。

第二,每一个需求葡萄糖的细胞外表都有胰岛素受体,而这种胰岛素受体当全身呈现缓慢炎症的时分会受到破坏,它的灵敏度会下降,会呈现所谓的胰岛素反抗,也便是需求过量的胰岛素才干让这些受体发挥效果,才干唤醒细胞从血液里边吸收糖。

跟着时刻的推移,跟着在炎症的冲击下,胰岛素受体灵敏性不断地下降,并且跟着时刻的推移,β 细胞排泄的胰岛素不断地削减,到了必定的程度,突变发生了突变,咱们的血液里边的葡萄糖就不可以及时地被转运到细胞里边去,那么糖尿病就来了。

因而,要想让糖尿患者的血糖吸收功用康复,就必定要两个方向一同发力,一个要添加胰岛素的排泄,第二要改进胰岛素受体的灵敏性。

那么用许多的,多样化的膳食纤维扶持了这一组大树细菌今后,怎样就可以添加胰岛素的排泄一同又添加胰岛素的受体的灵敏性呢?

本来是这样,在上个世纪的六十年代有两位科学家首要发现,相同量的葡萄糖假如咱们把它喝下去,比较于直接打针到血液里边会影响胰岛细胞发生更多的胰岛素,大约是喝下去发生胰岛素是打针诱发的胰岛素的两倍左右。

那为什么喝下去发生的胰岛素比打针发生的要多呢?

通过研讨,本来是由于肠道里边有一种细胞叫 L 细胞,它在接受到碳水化合物的影响今后会开释一个肠道里边的肽类的激素,叫胰高血糖素样肽,英文名字叫 GLP-1。

在碳水化合物影响下 L 细胞发生了 GLP-1今后,GLP-1会去影响 β 细胞排泄更多的胰岛素。

这就意味着假如要想让胰岛细胞充分地发挥排泄胰岛素的功用的话,首要肠道里边 L 细胞要可以发生足够多的 GLP-1,假如肠道里边的 L 细胞不能发生足够多的 GLP-1的话,胰岛细胞排泄胰岛素的才干就受到约束。

因而,2型糖尿患者跟着时刻的推移,胰岛细胞排泄功用下降,或许并不是由于胰岛 β 细胞功用永久性地损失,而是由于肠道里边的 GLP-1排泄削减约束了它的功用的发挥。

那么很有意思的是现在有许多药物是通过升高或许坚持 GLP-1来发挥效果的。

那也有一些研讨现已标明,肠道菌群发生的乙酸和丁酸可以直接影响肠道里边的 L 细胞排泄更多的 GLP-1。

那咱们就测定了一下在高量的多样化的膳食纤维扶持下大树细菌长起来。确的确实肠道里边的乙酸和丁酸,特别是丁酸添加了特别多,而再测定 GLP-1这个激素,发现也添加。当然测定终究胰岛素也是添加的。

因而用过量化的,多样化的膳食纤维扶持大树细菌发生乙酸和丁酸,终究或许是通过升高 GLP-1影响更多的胰岛素排泄来协助患者康复必定程度的血糖调控,这或许是一个机制。

那么别的一个或许就和肠道菌群自身的生态学的改动有联系,由于这些大树细菌长成优势菌今后发生了许多的乙酸和丁酸,榜首会把 pH 值下降,咱们方才现已说了,那么对 pH 值灵敏的细菌数量会下降。第二,丁酸自身其实对许多细菌是有按捺效果的,所以呢,遇到丁酸浓度升高的话,许多细菌开端掉头向下。

别的,当这些大树细菌变成优势菌今后它们会占有肠道里边的许多生态位点,会把许多病菌排挤走,一切这些效应加在一同,咱们就看到有47个菌掉头向下。

那么看一下这47个菌,咱们现已发现里边有可以发生吲哚的细菌,它是下降了,也有发生硫化氢的细菌,它也下降了。

吲哚是怎样来的呢,便是有一些细菌可以把咱们吃进去的蛋白里边的色氨酸,通过发酵使用今后发生能量来成长,一同开释出吲哚,而吲哚是具有一种特别的死臭味,也便是说,大便之所以有死臭味,其实便是由于吲哚自身浓度比较高。

还有一种叫硫化氢。硫化氢是怎样来的呢,是一种叫做硫酸盐复原菌的细菌,它可以把咱们吃了脂肪今后排泄添加的含硫的便是硫磺酸结合型胆酸,由于里边有硫元素,它会使用这种胆汁酸来成长,然后终究把这个硫化氢开释出来。

硫化氢咱们或许都知道鸡蛋臭了今后那个臭味便是硫化氢的滋味。

所以吲哚也好,硫化氢也好,它的浓度升高会让大便变得很臭,可是臭并不是仅有首要的问题,首要是这两种代谢物可以按捺L细胞发生 GLP-1。

那么咱们看到大树细菌升起来今后,这47个细菌里边的吲哚发生菌和硫化氢发生菌掉头向下,测定一下大便里边的吲哚和硫化氢的量也的确下降。

那患者自己也反映通过吃高膳食纤维的饮食,大便没有曾经那么臭了,而直接的分子水平的效应——吲哚和硫化氢对 L 细胞排泄 GLP-1的按捺效果就被去除了。

咱们可以幻想,会有更多的 GLP-1发生出来会影响 β 细胞发生更多的胰岛素。

那么别的便是说在这47个掉头向下的细菌里边,还有一些是条件致病菌。比如说可以发生 LPS 内毒素的细菌,它们数量下降今后咱们也测定了血液里边的内毒素浓度下降,然后炎症水平下降,炎症水平下降就意味着胰岛素的受体的灵敏性会进步。

咱们看一下,便是说这15个大树细菌被过量多样化的膳食纤维扶持成优势菌到达最顶峰。一个月然后一向坚持,只需你的饮食结构不改动,那么这些细菌的量呢,是不会下降的。

在这些细菌发生的许多的乙酸和丁酸的效果下,肠道里边会呈现 L 细胞排泄 GLP-1然后影响胰岛素添加,而额硫化氢和吲哚的发生菌掉头向下,吲哚和硫化氢在肠道里削减。

免除对 L 细胞排泄 GLP-1的按捺效果会添加 GLP-1再添加胰岛素,限制了可以引起炎症的细菌今后炎症减轻,胰岛素受体的灵敏性会康复。

所以咱们现在就可以说,肠道菌群里边的这些被膳食纤维扶持起来的大树细菌,恐怕在分子水平便是通过这样一个级联反响,这样一个信号传导进程,终究到达了添加胰岛素排泄和添加胰岛素受体灵敏性的意图,也就自然会让空腹血糖水平下降,终究会让糖化血红蛋白下降。

所以你们每天吃的饭,记住每一口饭都决议了哪些细菌可以在你的肠道里可以变成优势菌,你是要养那些吲哚、硫化氢的发生菌,你仍是要养乙酸、丁酸发生菌。

那么咱们的研讨,还有一个十分有意思的发现便是这15株所谓的大树细菌构成了生态功用群,它并不是这15株菌在一切人的肠道里都有,实际上呢是许多人都只需其间的一部分菌。

并且咱们把这15个菌它的丰度和多样性合在一同建立了一个计算学的指数,发现这15株菌它的丰度进步得越高,它的多样性越高,那么患者的糖化血红蛋白通过几个月之后下降得就越低。

那就意味着什么呢,每个人的肚子里大树细菌的品种是不相同的,而每一个细菌的话,它对膳食纤维的使用才干也是不相同的,是千差万别的。

所以,咱们要考虑针对大树细菌用膳食纤维组合进行个性化调整的,所谓的个性化养分的一个新的研讨方向。

便是说假如你要问我,我作为一个糖尿患者我应该怎样吃,那最理想的状况,现在看来是什么?榜首,先测序,看你的肠道菌群里边大树细菌还有没有、是哪些,然后再看它们需求什么样的养分,什么样的膳食纤维组合它们可以使用和发酵。

然后,配一个可以把你肠道里边的大树细菌扶持起来的膳食纤维组合然后再长时刻坚持,在长时刻坚持的进程中要不断地测序,确保你的大树细菌一向坚持在最佳的水平。在这种状况下看终究的血糖调控可以康复到什么程度。

咱们现在的试验室每个人都是吃相同的,并且试验也都只做三个月,那终究的成果必定是同一套干涉计划让一切的人用,用相同的时刻,到试验结尾的时分,每个人取得的获益是不相同的。

反过来,假如咱们可以针对每个人的肠道里边的大树细菌规划所需求的膳食纤维的组合,长时刻进行坚持,时刻长短不要相同的话,或许每个人的获益终究都会相同。

别的,值得一提的是,恐怕有一些患者由于病程比较长吃了许多的抗生素或许其他的药物等等原因,他的肠道菌群的结构现已四分五裂。特别是这些大树细菌,乃至是全军覆没。

这个时分只是供给膳食纤维组合是没有办法让肠道的森林康复的,那怎样办呢?

咱们应该找一个健康人做供体看看他的大树细菌,是不是可以和这个患者最佳地合作,假如能的话做菌群移植,然后再用这样一个新的大树细菌的功用群所需求的膳食纤维组合,去把它扶持到最高坚持最长的时刻。

所以这些都表现了个性化养分的干涉的思路和准则,可是,靶点不是人的基因组,而是肠道微生物组或许肠道菌群。更确切的说,是肠道菌群里的大树细菌。

咱们这个作业确的确实是花了6年的时刻,从开端规划到完结、到测数据、到剖析、到写文章、到投稿、到终究宣布,整整六年的时刻。

它其实是咱们试验室,在曩昔20多年一向在肠道菌群范畴里边孜孜不倦地根究,终究一个最会集的表现。

可是,咱们的研讨其实也刚刚开了一个头,还有许多的问题要去研讨,并且一个试验室的力气毕竟是有限的,期望有更多的医学界的同行、食物界的同行、养分界的同行、计算界的同行,乃至公共卫生、卫生方针等等一切的这些相关范畴的同行可以进入这个范畴。

咱们一同尽力,真实地为现在这么多的糖尿患者供给可以解决问题的计划,让他们真实地可以获益。这个应该说是利国利民,有利于全人类健康的工作,所以期望咱们咱们可以一同尽力。

好,谢谢热心肠先生,谢谢咱们。

(全文完毕)

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