抗性淀粉：健康益处、食物来源、与肠道菌群的关联

谷禾健康

目前越来越多营养概念诸如”低碳水化合物饮食”正在流行，然而，所有的碳水化合物都是不好的吗? 其实并非如此。

其中，抗性淀粉就是一种特殊的碳水化合物，它与我们通常所熟知的淀粉有区别。抗性淀粉之所以得名，是因为它能够抵抗人体消化酶的作用，逃离被吸收的命运，直接进入肠道。这种特性使得抗性淀粉拥有许多健康功效，它不仅能调节血糖，还能促进有益菌的生长，改善肠道功能，甚至还能增强饱腹感，帮助控制体重。

抗性淀粉天然存在于豆类（如扁豆、鹰嘴豆）、某些谷物（如大麦、燕麦）、块茎（如土豆、山药）等食物中。此外，各种食品加工和烹饪方法可以提高食品中的抗性淀粉含量，进一步使这种淀粉的潜在膳食来源多样化。

作为一种膳食纤维，抗性淀粉可以作为微生物发酵的底物，例如拟杆菌属，瘤胃球菌，双歧杆菌等可以发酵抗性淀粉。

一些肠道细菌促进抗性淀粉发酵产生短链脂肪酸。短链脂肪酸的主要功能是改善肠上皮屏障的完整性，缓解局部和全身炎症，产生全身效应，影响代谢健康、免疫功能，甚至可能影响大脑健康。

目前代谢性疾病负担正在增加，一些膳食可以通过调节肠道菌群干预疾病，其中抗性淀粉也很重要，它结合了传统和科学，促使研究人员和消费者重新审视传统饮食习惯并认识到其潜在的健康影响。

本文探讨了抗性淀粉和肠道微生物组之间复杂的相互作用，包括抗性淀粉影响微生物群落的机制、这些相互作用对健康的影响。此外，还讨论了富含抗性淀粉的饮食对肠道健康的影响。随着对肠道菌群在健康和疾病中的作用了解越来越多，强调从天然来源获取抗性淀粉的饮食将会不断增长，为营养干预提供新途径。

01
抗性淀粉（RS）

▼

什么是抗性淀粉？

抗性淀粉（RS）是一种不被人体消化酶分解的淀粉，被认为是膳食纤维。

淀粉作为葡萄糖的储存形式天然存在于植物中。食品中的淀粉可分为慢消化淀粉（SDS）、快速消化淀粉（RDS）或抗性淀粉（RS）。

一般淀粉在小肠中迅速分解并转化为葡萄糖，并迅速吸收到血液中，而抗性淀粉则抵抗正常消化，因此得名。它不会分解成葡萄糖，而是不受干扰地通过消化道，直到到达结肠。

▼
淀粉的生化结构和分类

首先，淀粉的基本结构基于两种不同的葡萄糖聚合物——直链淀粉和支链淀粉。

直链淀粉主要是由α-1,4-葡萄糖单元组成的线性分子，与支链淀粉的分支结构形成对比，支链淀粉还包含α-1,6键连接。

这两种组分的比例及它们在淀粉颗粒内的排列方式显著影响淀粉的可消化性。这些分子越密集、排列越紧密，消化酶就越难接近它们。

• 直链淀粉含量与抗性淀粉形成呈正相关。线性直链淀粉链通过氢键彼此结合，使它们不易水解。
• 淀粉颗粒中支链淀粉分子的比例高，使得表面积更大，因此分子更容易受到淀粉分解攻击。

▼
抗性淀粉的膳食来源

抗性淀粉（RS）是一种独特的膳食纤维，不是在小肠中消化，而是在大肠中发酵。不同食物类别（包括谷物、豆类、块茎和某些加工食品）中抗性淀粉的含量差异很大。

doi.org/10.1016/j.fochx.2024.101118

谷物，特别是大麦、燕麦和全麦等全谷类食物，是抗性淀粉的重要来源，尤其是在它们经过最低限度加工的情况下。比如，煮熟并冷却大米会增加其抗性淀粉含量，这是由于直链淀粉的逆淀粉化作用。

扁豆、鹰嘴豆等豆类也富含抗性淀粉。它们的抗性淀粉含量归因于它们的高直链淀粉和支链淀粉比率，这有助于它们缓慢的消化率。烹饪和冷却过程进一步增加了其抗性淀粉含量。

块茎，包括马铃薯和山药，含有抗性淀粉，尤其是在煮熟和冷却时，这是一个诱导淀粉回生的过程。这使得冷土豆沙拉等菜肴成为良好的抗性淀粉来源。

某些加工食品，特别是那些由全谷物制成或含有 抗性淀粉作为成分的食品，可能是重要的抗性淀粉来源。经过挤压烹饪等过程的全麦面包和意大利面保留了大量的抗性淀粉。

了解这些来源及其抗性淀粉含量对于饮食计划和营养优化至关重要。

▼
抗性淀粉的类型

在此基础上，抗性淀粉可以根据其起源和特性大致分为四种主要类型：

RS1型（RS1）：由于食物基质和蛋白质外壳形成的保护屏障，这种形式的 RS 在物理上无法被酶接近。常见的来源包括全谷物和种子。

RS2型（RS2）：RS2 的特点是其天然颗粒形式，主要存在于某些生食中。例子包括生土豆、青香蕉、高直链淀粉玉米。这些来源的高直链淀粉含量导致紧密堆积的颗粒结构，限制了酶的获取。

RS3型（RS3）：也称为逆行淀粉，当某些食物煮熟然后冷却时会形成 RS3。这种冷却过程导致淀粉分子的重新排列和重结晶，进一步使它们对酶分解具有抵抗力。煮熟和冷却的土豆、意大利面和米饭等食物是 RS3 的主要来源。

RS4型（RS4）：这种类型包括食品中天然不存在的化学改性淀粉，例如一些商业生产的面包和糕点。各种工业过程在淀粉分子中引入交联或取代，以增强其对消化的抵抗力。

部分分类有:

RS5型（RS5）: 这是一个较新的类别。它需要通过加热和冷却含有特定脂质（例如脂肪或蜡）的淀粉类食品的过程产生的抗性淀粉。例如含有脂肪成分的面包或含有人工制造的淀粉-脂质复合物的食物。

虽然这些类别有助于讨论和研究，但许多现实世界的食物都含有抗性淀粉类型的混合物。此外，食品加工方法，储存条件和其他食品成分的存在等因素可以显着调节这些食品中的抗性淀粉含量。

抗性淀粉的潜在健康益处和生理影响主要来自其在大肠中的发酵。然而，这些益处的程度和特异性可能因抗性淀粉类型而异。例如，不同的抗性淀粉类型可能优先促进特定微生物物种的生长或导致挥发性脂肪酸的产生速率不同。

总之，抗性淀粉的生化结构和分类对于确定其与肠道微生物组的相互作用以及随后的健康结果至关重要。全面了解这些基础方面对于旨在利用抗性淀粉潜在益处的饮食干预的研究和应用至关重要。

▼
抗性淀粉的健康益处

保持血糖稳定

由于抗性淀粉消化缓慢，因此可以保持血糖水平稳定。这可以帮助减少餐后血糖峰值，这对糖尿病患者特别有益。

抗性淀粉具有第二餐的效果：根据一项小型研究的结果，早餐吃抗性淀粉可以降低午餐时的血糖。

2022年1月发表在《Frontiers in Nutrition》 的一篇评论指出，在饮食中添加抗性淀粉是一种简单的生活方式调整，可以帮助糖尿病管理。

促进心脏健康

2018年6月《Nutrition Research》发表的荟萃分析结果，抗性淀粉可以通过降低胆固醇水平有益于心脏健康。它还可以改善血糖控制，正如2017年《Nutrition Journal》上发表的一项针对超重成年人的小型研究所证明的那样，它通过促进肠道中健康细菌的生长来实现这一点，这些细菌产生具有有益作用的短链脂肪酸。

根据2022年3月发表在《国际分子科学杂志》上的一篇评论，短链脂肪酸有助于调节交感神经系统。抗性淀粉可能有助于治疗因神经系统过度活跃而加剧的心脏病，例如慢性心力衰竭、高血压和冠状动脉疾病。

减肥效果

抗性淀粉非常有饱腹感，可能会降低食欲。与其他碳水化合物相比，它的热量也较低，通过这些方式，抗性淀粉可能有助于减肥。

虽然早期研究表明抗性淀粉可能在减肥中发挥作用，但还需要进一步的研究来证实任何此类益处。2017 年《营养杂志》上发表的研究表明，每天吃 30 克抗性淀粉，持续六周，18 名超重成年人减少饥饿激素和无意识地吃零食，但不会改变身体成分。

支持肠道健康

抗性淀粉的作用类似于纤维，而纤维会被肠道中的健康细菌发酵。“这些有益的肠道细菌可以产生短链脂肪酸，这对肠道健康有帮助。

例如，短链脂肪酸可以帮助保持肠道内壁坚固，并有助于粘液产生和炎症，还可能有助于降低结直肠癌的风险。这在后面章节我们会详细阐述。

▼
应该吃多少抗性淀粉？

成人每天应摄入约15克抗性淀粉。然而，据估计大多数人每天的摄入可能不到这个量。

抗性淀粉食品含量表

（每100克食品的平均含量）

注：如果要增加摄入量时，请逐步增加，一下子吃太多可能会腹胀和胀气。

▼
食品加工的作用

挤压烹饪，广泛用于生产即食谷类食品和零食，可以增加最终产品的抗性淀粉含量，取决于应用的条件，诸如含水量、螺杆速度和温度等参数可以进行调整以优化抗性淀粉的形成。

退火过程涉及水化淀粉颗粒而不使其明胶化，已发现这一过程可以增加一些谷物中的抗性淀粉含量。

发酵，是各种文化中历史悠久的烹饪和保鲜方法，具有提高抗性淀粉水平的固有能力。这一过程通常涉及有益细菌或酵母分解和发酵糖类，可以改变淀粉结构，使更多的淀粉对消化具有抗性。例如，将谷物发酵制成酸面包或某些传统非洲菜肴不仅赋予了独特的风味，还增加了它们的抗性淀粉含量。

虽然探索和应用这些方法可以显著增加抗性淀粉含量，但必须考虑更广泛的营养后果。并非所有增加抗性淀粉的方法都是普遍有益的。有些加工方法可能会剥夺食物的重要营养素，或引入不良化合物。

在增强抗性淀粉获得肠道健康益处，和确保食物整体营养价值保持完整之间取得平衡至关重要。

02
抗性淀粉与肠道菌群相互作用

▼
抗性淀粉在结肠中发酵的机制

抗性淀粉（RS）与肠道微生物组之间错综复杂的相互作用主要发生在结肠，结肠是大多数未消化碳水化合物达到代谢目的的地方。

肠道微生物群发酵抗性淀粉

人类结肠内有着丰富多样、复杂的微生物群，对发酵未消化膳食成分，尤其是抗性淀粉，起着至关重要的作用。

抵达结肠后，抗性淀粉将被居住在肠道的微生物群体进行厌氧发酵。这一发酵过程导致了短链脂肪酸的产生，主要是乙酸、丙酸和丁酸，以及氢气、甲烷和二氧化碳等气体。

在短链脂肪酸中，丁酸在结肠健康中发挥着关键作用。作为结肠细胞的主要能源来源，丁酸还具有抗炎性能，加强结肠防御屏障，并潜在降低结肠癌的风险。此外，短链脂肪酸通过调节肠道pH值，有利于有益菌的生长，同时抑制致病菌株的增殖。

doi.org/10.1016/j.fochx.2024.101118

选择性发酵：抗性淀粉增多→有益菌随之增加

抗性淀粉发酵的另一个有趣的方面是其选择性。并非所有肠道微生物都能够有效发酵抗性淀粉；特定菌群，特别是来自拟杆菌门和厚壁菌门的细菌群，是主要的抗性淀粉发酵者。

这种选择性发酵会导致肠道微生物组成的变化。持续的抗性淀粉摄入可以促进这些抗性淀粉发酵细菌的增殖，使肠道富含有益微生物，进一步提高发酵效率和短链脂肪酸的产生。因此，抗性淀粉和肠道微生物群之间的动态相互作用有望进行有针对性的干预，有可能通过饮食策略调节肠道微生物组成和活性。

抗性淀粉为微生物发酵提供了底物，作为回报，肠道微生物会产生有益于宿主健康的代谢物。

▼
抗性淀粉发酵中的关键微生物群

前面我们了解了结肠中抗性淀粉发酵的机制，这里了解这一过程中的关键微生物参与者也很重要。

拟杆菌门

积极参与抗性淀粉发酵的主要群体属于拟杆菌门，尤其是拟杆菌属，拟杆菌的代谢能力使它们能够在各种复杂的碳水化合物中茁壮成长，包括抗性淀粉。它们的酶库有助于将抗性淀粉分解成更简单的单元，然后发酵以产生短链脂肪酸。

厚壁菌门

抗性淀粉发酵的另一个重要贡献者是厚壁菌门，尤其是瘤胃球菌属，瘤胃球菌是这一领域的关键物种，因其在启动抗性淀粉降解方面的无与伦比的效率。瘤胃球菌（R. bromii）进行的初步降解使抗性淀粉更易于其他微生物群进一步发酵。考虑到在摄入富含抗性淀粉饮食的个体中的统治地位，其重要性变得明显。此外，瘤胃球菌的丰度较高与改善的肠道健康状况相关，表明其潜在的保护作用。

放线菌门

虽然拟杆菌门和厚壁菌门脱颖而出，但另一个门放线菌门通过双歧杆菌属促进抗性淀粉发酵。双歧杆菌是备受推崇的益生菌，已知具有无数的健康益处。在抗性淀粉的背景下，双歧杆菌发酵它以产生短链脂肪酸，从而降低肠道 pH 值，从而创造不利于病原菌的环境。此外，抗性淀粉的双歧杆菌效应，即补充抗性淀粉导致双歧杆菌增加，已在各种研究中得到充分证明。

产甲烷古细菌

古菌，特别是产甲烷的Methanobrevibacter smithii，在抗性淀粉发酵领域也发挥作用。

M. smithii消耗其他微生物在抗性淀粉发酵过程中产生的氢气，将其转化为甲烷。这种氢气的去除至关重要，因为它防止了结肠中氢气的积累，否则可能会阻碍发酵过程。因此，M. smithii通过维持其他发酵者的适宜环境，间接支持抗性淀粉发酵过。

总而言之，结肠中的抗性淀粉发酵并不是归因于单个微生物分类群的孤立过程。这是一项涉及多个微生物群体的协同合作，每个微生物群体都为该过程及其健康益处做出了独特的贡献。

只有少数菌群如瘤胃球菌和青春双歧杆菌能够利用淀粉，这些细菌本身并不直接产生丁酸盐，而是依靠与其他肠道细菌的交叉喂养相互作用来产生丁酸盐。

他们的集体行动强调了肠道是一个代谢“器官”的概念，其中饮食成分，主要是抗性淀粉，以协调的方式代谢。

▼
肠道菌群协同酶利用抗性淀粉

丁酸梭菌（Clostridium butyricum）是一种降解抗性淀粉的菌，能够在多种类型和来源的抗性淀粉上生长，在这个过程中产生大量的丁酸盐。它通过使用一种酶系统来实现这一点，该酶系统虽然是迄今为止在能够降解抗性淀粉的细菌中发现的最简单的酶系统，但在抗性淀粉的消化过程中表现出高度的协同作用和功能多样性。在一个生物体中，消化抗性淀粉和丁酸生产的结合有可能绕过交叉喂养网络的复杂性，而交叉喂养网络通常是抗性淀粉消耗过程中生产丁酸所必需的。

这种独特的性状组合表明，它可能作为一种与抗性淀粉协同使用的菌株，促进更广泛的丁酸反应，从而为更多人群解锁这种益生元的健康益处。

doi.org/10.1016/j.jff.2022.105094

▼
影响抗性淀粉-微生物组相互作用的因素

我们了解到肠道微生物群领域及其与抗性淀粉的错综复杂互动是广阔而多层次的。抗性淀粉可以影响肠道微生物群的组成和功能，但同样明显的是，这些影响的程度和性质受到各种因素的调节。揭示这些因素可以增进我们对肠道健康复杂性的理解，并帮助更有效地定制膳食和治疗干预措施。

个体肠道微生物群的基线组成

一个主要决定因素是个体肠道微生物群的基线组成。每个人的肠道微生物群具有独特的特征，受到遗传、早期生活暴露、抗生素和饮食模式等因素的影响。引入膳食时，抗性淀粉可能会因个体肠道微生物的起始点而在个体之间产生不同效应。例如，基线拟杆菌水平较低的个体，在摄入抗性淀粉后，可能会比那些已经拥有更高丰度的个体出现这些细菌增加更显著。

不同类型的抗性淀粉会被特定菌群优先代谢

消费的抗性淀粉类型是另一个重要因素。根据其物理化学性质和来源，抗性淀粉有多种类型：RS1、RS2、RS3、RS4。每种类型可能会被特定微生物类群优先代谢。例如，瘤胃球菌对高直链淀粉玉米中的RS2表现出明显的偏好，而某些拟杆菌物种可能更青睐来自逆行淀粉的RS3。因此，膳食中包含的抗性淀粉类型可以引导微生物群变化的轨迹。

其他营养素的影响

抗性淀粉消费的膳食背景也不容忽视。其他膳食纤维、蛋白质、脂肪和微量营养素的存在可以影响抗性淀粉的可获得性和发酵性。例如，富含可溶性纤维的饮食可能通过促进有益菌（如乳杆菌）的生长来放大抗性淀粉的益生效应。相反，富含蛋白质的饮食可能会使一些结肠细菌转向蛋白质发酵，产生像氨之类的潜在有害化合物。

抗性淀粉摄入的持续时间

抗性淀粉摄入的持续时间也起着关键作用。初始引入抗性淀粉可能会导致微生物群组成的快速变化。然而，随着摄入时间的延长，微生物群可能会稳定下来，表明适应性。长期摄入抗性淀粉可以导致更具弹性和多样化的微生物群，这些微生物群更能抵抗干扰和潜在的菌群失调。

其他宿主相关因素

最后，宿主相关因素，如年龄、健康状况和遗传，调节着抗性淀粉与微生物群的相互作用。与微生物群的年龄相关变化、肠道传输时间的差异和酶活性可能会影响抗性淀粉在肠道中的发酵。同样，患有肠道紊乱症状如肠易激综合征（IBS）或炎症性肠病（IBD）的个体可能对抗性淀粉有不同反应，鉴于这些情况下肠道环境和微生物群的组成发生了改变。

总之，抗性淀粉与肠道微生物群之间的互动是一个受多种因素影响的动态过程。认识和理解这些因素对于个性化营养策略旨在利用抗性淀粉的肠道健康益处是至关重要的。这些见解呼唤着在营养和肠道健康领域采取更个性化的方法，更胜于一刀切的建议。

03
抗性淀粉对肠道健康和完整性的影响

▼
抗性淀粉和肠道屏障功能

抗性淀粉已成为膳食的关键成分，其影响远远超出了其营养价值。抗性淀粉最重要的作用之一在于它能够维持肠道的屏障功能。这种错综复杂的粘膜细胞和细胞间连接是我们全身健康的关键，可防止病原体入侵并维持代谢平衡。鉴于肠道相关疾病的负担不断加重，了解抗性淀粉如何影响这一屏障可以为疾病预防和治疗干预提供关键的见解。

肠道屏障是一个动态和反应灵敏的系统，而不是一个静态的实体。在其核心，上皮细胞形成前线，作为对管腔环境的主要防御。

抗性淀粉促进粘蛋白分泌

抗性淀粉通过支持细胞更新和促进粘蛋白的分泌来增强上皮屏障，粘蛋白是一种糖蛋白，可润滑和保护上皮表面免受潜在病原体和研磨性食物颗粒的侵害。粘蛋白层不仅形成保护毯，还为共生细菌提供栖息地，有助于宿主和微生物群之间的双向关系。

抗性淀粉正向调节紧密连接蛋白

紧密连接蛋白，结合上皮细胞的微观结构，对于维持屏障完整性至关重要。这些蛋白质决定了屏障的渗透性，决定了哪些物质被允许通过，哪些物质仍然被排除在外。在“肠漏”的情况下，这些蛋白质会受到损害，导致肠道通透性增加。这种情况会允许不需要的物质（包括病原体和毒素）进入血液，引发全身炎症。研究表明，抗性淀粉正向调节这些蛋白质。抗性淀粉发酵产生短链脂肪酸，特别是丁酸盐，在上调紧密连接蛋白的表达、强化肠道屏障方面发挥作用。

抗性淀粉间接影响局部免疫反应

驻留在肠道粘膜内的免疫细胞为屏障的防御机制增加了另一层。在这里，抗性淀粉展示了其免疫调节能力。通过改变肠道微生物群组成，抗性淀粉间接影响局部免疫反应。它促进有益细菌的生长，进而与免疫细胞相互作用，指导它们的功能。这种串扰确保了潜在病原体的迅速消除，同时保持了对膳食抗原和共生微生物的耐受性。

抗性淀粉通过神经，免疫，血管等相互作用，间接提供保护

除了这些直接影响外，抗性淀粉诱导的肠道微生物群变化也会影响肠脑轴。肠道和中枢神经系统之间的这种双向沟通渠道对整体健康至关重要。肠道屏障功能的破坏与神经系统疾病有关，强调了抗性淀粉等膳食成分在神经保护中的重要性。

此外，肠道内的血管结构，包括血液和淋巴管，在屏障功能中发挥作用。它们确保营养吸收和免疫细胞运输。抗性淀粉通过其代谢物调节血管内皮屏障，优化营养吸收并确保有效的免疫监测。

总之，抗性淀粉与肠道屏障的细胞、免疫和血管成分错综复杂的相互作用，为应对环境挑战提供了强大的防御能力。拥抱抗性淀粉的治疗潜力可以重新定义面向胃肠道健康及其他方面的策略。

▼
抗性淀粉调节肠道炎症

炎症是免疫系统对病原体、伤害或有害刺激发起的保护性反应，当放松管制时，可能会成为一把双刃剑。特别是在肠道内，持续的炎症会加剧从炎症性肠病发展到结直肠癌等多种疾病。人们的注意力已经转向可以调节炎症的饮食成分，其中抗性淀粉已成为一个至关重要的参与者。

抗性淀粉促进抗炎短链脂肪酸 (丁酸盐) 产生

与其他淀粉不同，抗性淀粉在小肠中抵抗消化，基本完好无损地到达结肠。一旦进入结肠，抗性淀粉就会充当某些有益肠道细菌的底物，导致短链脂肪酸的产生，主要是乙酸盐、丙酸盐和丁酸盐。值得注意的是，丁酸盐因其显着的抗炎作用而得到认可。丁酸盐通过抑制促炎细胞因子的产生来发挥作用，例如TNF-α和IL-6，它们在炎症传播中起着核心作用。

抗性淀粉影响免疫细胞分化

抗性淀粉发酵和随后的短链脂肪酸产生已被证明会影响免疫细胞分化，尤其是调节性 T 细胞（Tregs）。这些细胞在维持肠道免疫稳态方面起着不可或缺的作用。Tregs数量的增加与炎症减少有关，这证明了它们抑制异常免疫反应的能力。短链脂肪酸，特别是丙酸盐，影响幼稚T细胞分化为Tregs，确保肠道内平衡的免疫反应。

抗性淀粉影响肠道神经系统

肠道神经系统功能微妙，确保肠道蠕动和分泌，同时与免疫系统密切相互作用。肠道神经系统的破坏会导致肠道运动障碍，从而为细菌过度生长和炎症创造有利的环境。抗性淀粉通过其代谢物，尤其是丁酸盐，影响肠道神经系统功能。它有助于维持肠道神经元的健康和功能，随后促进肠道的定期肌肉收缩，最大限度地减少细菌停滞和炎症的机会。

抗性淀粉维持平衡的肠道pH值

此外，抗性淀粉可以通过调节肠道的 pH 值来影响肠道炎症。抗性淀粉发酵产生的短链脂肪酸导致结肠中的微酸性环境。这种酸度阻止了病原菌的生长，同时促进了有益共生细菌的增殖。这两个细菌群之间的平衡对于维持肠道健康至关重要，任何向致病性优势的转变，称为生态失调，都可能引发炎症。通过维持酸性 pH 值，抗性淀粉间接阻止炎症的发生和发展。

总之，抗性淀粉在调节肠道炎症中的复杂作用揭示了其潜在的治疗应用。它能够改变微生物组成，促进抗炎短链脂肪酸的产生，影响免疫细胞分化，并维持平衡的肠道pH值，这表明其在确保肠道稳态方面的多方面方法。随着肠道相关炎症的患病率不断上升，利用抗性淀粉的益处可以为提供预防和治疗潜力的新型饮食干预铺平道路。

▼
抗性淀粉与免疫系统的相互作用

肠道和免疫系统之间的界面是人体内最具活力的相互作用之一。我们整个免疫系统的近70%都存在于肠道内，随时准备对来自食物和病原体的各种抗原做出反应。正是在这种背景下，抗性淀粉等膳食成分占据了中心位置。抗性淀粉不仅仅是消化过程中的旁观者，它还以多种方式塑造和影响肠道的免疫反应。

抗性淀粉发酵产物，减少促炎细胞因子

抗性淀粉天然抵抗上消化道的消化，到达结肠基本保持不变。在结肠中，抗性淀粉由特定菌群发酵，导致短链脂肪酸的产生增加，主要是乙酸盐、丙酸盐和丁酸盐。除了作为结肠细胞的能量底物外，这些短链脂肪酸还调节各种免疫细胞功能。例如，短链脂肪酸可以降低炎性细胞因子的表达并增加抗炎介质，从而有效地抑制过度的免疫反应。特别是丁酸盐对中性粒细胞功能具有深远的影响，并减少炎症介质如TNF-α和IL-6的产生。

肠道相关淋巴组织 （GALT） 是免疫系统不可或缺的一部分，在维持肠道稳态方面起着至关重要的作用。在 GALT 内，树突状细胞不断对肠道的管腔内容物进行采样。这些细胞在遇到细菌代谢物（如抗性淀粉发酵产生的短链脂肪酸）时，其活性受到调节，导致调节性T细胞的产生增加，这些T细胞在控制炎症和自身免疫方面起着关键作用。此外，已经注意到短链脂肪酸对巨噬细胞的直接影响，观察到抗炎细胞因子产生增加和促炎细胞因子产生减少。

抗性淀粉增强屏障功能，减少LPS易位

抗性淀粉发酵产物会影响肠道屏障的完整性。维持肠上皮层连续性的紧密连接蛋白被短链脂肪酸上调，从而增强屏障功能，并减少细菌内毒素如脂多糖（LPS）进入体循环的易位。LPS易位减少导致内毒素血症相关免疫激活减少，有益于整体健康。

抗性淀粉促进有益菌生长，IgA升高

抗性淀粉作为一种益生元，选择性地滋养有益菌，进而积极调节免疫反应。例如，双歧杆菌和乳酸杆菌等有益细菌的富集通常与抗性淀粉消耗有关，与免疫球蛋白 A（IgA）的产生增强有关，IgA是粘膜防御中的一抗。升高的IgA水平在中和病原体和维持粘膜稳态方面起着关键作用。

从本质上讲，抗性淀粉与免疫系统之间的相互作用强调了饮食、微生物群和免疫力之间复杂的相互作用。通过其发酵产物和肠道微生物群的调节，抗性淀粉有可能成为调节免疫反应和维持肠道健康的重要膳食成分。它带来了全身益处，并为免疫调节的饮食策略开辟了途径。

04
抗性淀粉在其他疾病防控中的作用

▼
代谢综合征

抗性淀粉越来越被认为是一种重要的膳食成分，不仅因为它对肠道健康的直接影响，还因为它更广泛的代谢影响，特别是与代谢综合征有关。代谢综合征是一组疾病，包括血压升高、高血糖、腰部脂肪过多以及胆固醇或甘油三酯水平异常，会增加患心脏病、中风和糖尿病的风险。抗性淀粉减轻代谢综合征方面的潜力主要归因于其肠道微生物群发酵产物，如乙酸盐、丙酸盐和丁酸盐。

尤其是丁酸盐，在维持肠道屏障完整性方面发挥着重要作用，并具有抗炎特性，这对于对抗与代谢综合征相关的炎症过程至关重要。丁酸盐还通过增强结肠中的能量消耗和脂肪氧化，与改善胰岛素敏感性有关，胰岛素敏感性是代谢综合征的关键因素。此外，丙酸盐具有糖异生作用，有可能调节血糖水平，这对患有或有2型糖尿病风险的人至关重要。

此外，抗性淀粉在食欲调节中的作用也值得一提。随着短链脂肪酸的产生，它们会刺激厌食激素的释放，如肽YY（PYY）和胰高血糖素样肽-1（GLP-1），从而增加饱腹感并减少卡路里摄入量。这种食欲调节作用，加上对血脂和血压的潜在益处，使抗性淀粉消费成为预防或管理代谢综合征的有前途的策略。

▼
体重管理和肥胖

体重管理和肥胖的全球挑战与饮食成分及其代谢结果有着内在的联系。肥胖的增加伴随着 2 型糖尿病、心血管疾病和几种癌症风险的增加，使其成为最重要的健康问题。从这个角度来看，抗性淀粉不仅作为一种膳食纤维脱颖而出，而且作为对抗肥胖症的潜在变革性膳食成分脱颖而出。

一些研究表明，抗性淀粉可能对体重管理有直接影响。一个主要机制是食物的热效应，这是消化和加工食物时消耗的能量的量度。抗性淀粉对立即消化具有抵抗力，往往会增加这种热效应，导致在大肠发酵过程中消耗更高的能量。这不仅有助于负能量平衡，还会影响脂肪储存并增强脂肪氧化，这对体重管理至关重要。此外，如前几节所述，抗性淀粉发酵导致短链脂肪酸的产生，短链脂肪酸通过释放 PYY 和 GLP-1 等激素在控制食欲方面发挥积极作用。调节食欲等同于减少热量摄入，这是体重管理的一个重要方面。

此外，抗性淀粉与改善肠道健康有关，这对肥胖有间接影响。健康的肠道生物群与更瘦的表型有关。当肠道微生物群发酵抗性淀粉时，它会导致微生物组成的变化，有利于与肥胖呈负相关的有益菌。

近日，一项针对 37 名超重或肥胖参与者的随机安慰剂对照交叉设计试验(ChiCTR-TTRCC-13003333) 中，研究人员测试了抗性淀粉作为膳食补充剂是否会影响肥胖相关的结果。

研究表明补充抗性淀粉 8 周有助于实现体重减轻（平均 -2.8 公斤）并改善体重超重个体的胰岛素抵抗。

补充青春双歧杆菌（一种与减轻研究参与者肥胖显著相关的物种）可以保护雄性小鼠免受饮食引起的肥胖。从机制上讲，抗性淀粉诱导的肠道微生物群变化会改变胆汁酸分布，通过恢复肠道屏障来减少炎症，并通过调节ANGPTL4抑制脂质吸收，提高脂肪组织对FGF21的敏感性。

次级胆汁酸，例如甘氨脱氧胆酸、脱氧胆酸、甘氨胆酸和牛磺脱氧胆酸，对于提高胰岛素敏感性和改善肝脂肪变性具有重要作用。胆盐水解酶负责次级胆汁酸的去偶联。补充抗性淀粉降低了胆盐水解酶的产生，增加了次级胆汁酸的水平。

抗性淀粉至少可以部分通过青春双歧杆菌促进体重减轻，并且肠道微生物群对于抗性淀粉的作用至关重要。

因此，持续食用富含抗性淀粉的食物可能会导致肠道环境不太容易使体重增加和肥胖。

▼
糖尿病和血糖控制

糖尿病是一种以慢性高血糖为特征的代谢紊乱，是一个不断升级的全球健康问题，具有从个人健康恶化到国家经济负担的多方面影响。鉴于发病率不断上升，迫切需要饮食干预来缓解或可能逆转这种疾病的进展。抗性淀粉是一种引人注目的膳食成分，其多种代谢影响与糖尿病管理和血糖控制有关。

糖尿病管理的核心是调节餐后血糖和胰岛素反应。摄入抗性淀粉似乎有利地调节这些反应。与快速消化的淀粉不同，抗性淀粉不会直接导致餐后血糖峰值，因为它绕过了小肠的消化，它在大肠中的发酵会产生短链脂肪酸。特别是，丙酸盐可促进肝脏葡萄糖产生调节，降低餐后葡萄糖偏移的风险。此外，丁酸盐在促进胰高血糖素样肽-1（GLP-1）分泌中的作用。

注：GLP-1是一种增强胰岛素分泌和减少胰高血糖素释放的激素，协调血糖水平。

此外，长期服用抗性淀粉与提高胰岛素敏感性有关，这是 2 型糖尿病发病机制的关键因素。研究表明，食用富含抗性淀粉的饮食的胰岛素抵抗个体表现出胰岛素敏感性的显著改善。这种改善被认为与短链脂肪酸的抗炎特性有关，尤其是丁酸盐，以及它在减少氧化应激中的作用，氧化应激有助于胰岛素抵抗。此外，抗性淀粉培养有益肠道微生物群组成的能力对代谢健康有间接影响，进一步强调了其在糖尿病管理中的潜在作用。

▼
高血脂

莲子抗性淀粉抑制高脂血症大鼠中下列菌群的生长：

• Romboutsia
• Bacillus
• Blautia
• norank_f__Muribaculaceae
• norank_f__Eubacteria_coprostanoligenes_group

莲子抗性淀粉促进初级胆汁酸(CA、CDCA 、β-MCA)和次级胆汁酸(LCA、UDCA)的产生，降低高脂血症中TCA、DeHydro-LCA、isoLCA、LCA-3-S、THDCA的含量。

Blautia、norank_f__Muribaculaceae、norank_f__Eubacteria_coprostanoligenes_group与 DeHydro-LCA、isoLCA、TCA、LCA-3-S、 TCHO、TG和 LDL-C呈正相关。

莲子抗性淀粉通过调节肠道菌群并加速肝脏中胆固醇分解为胆汁酸来改善血脂水平。

doi.org/10.1016/j.foodchem.2022.134599

▼
神经认知

认知能力下降是衰老的常见后果。缺乏纤维和高饱和脂肪的饮食模式会引发促炎症途径和代谢功能障碍，从而加剧认知障碍。新的证据强调了富含纤维的饮食对神经认知的益处以及肠道-微生物-大脑信号传导的关键作用。

经过为期20周的饮食方案，包括含有5%重量比来自芸豆(PTB)、黑眼豆(BEP)、扁豆(LEN)、鹰嘴豆(CKP)或菊糖纤维(INU)的抗性淀粉的西式饮食(实验组)，与不含抗性淀粉的西式饮食(对照组)，发现抗性淀粉特别是来自扁豆的抗性淀粉，可以改善西式饮食引起的认知障碍。

从机理上看，抗性淀粉通过改善肠道菌群-代谢组，包括增加短链脂肪酸和降低支链氨基酸水平，从而改善神经认知功能评估。这种肠道菌群-代谢物-大脑信号级联抑制了神经炎症、细胞衰老和血清瘦素/胰岛素水平，同时通过改善肝功能增强脂质代谢。总的来说，数据证明了抗性淀粉的益生菌效应可通过调节肠-脑轴改善神经认知功能。

doi.org/10.3389/fnut.2024.1322201

▼
溃疡性结肠炎

溃疡性结肠炎是一种复杂的炎症性疾病，发病率不断上升。一项研究通过酶法分离方法从紫甘薯中获得抗性淀粉(PSPRS)。然后，研究了PSPRS的结构特性及其对葡聚糖硫酸钠诱导的结肠炎的保护功能。

结构表征结果表明，PSPRS的结晶度从C_A型转变为A型，并且在酶水解过程中层状结构被完全破坏。与结肠炎小鼠相比，PSPRS给药以剂量依赖性方式显著改善病理表型和结肠炎症。

ELISA 结果表明，给予PSPRS的结肠炎小鼠表现出较高的 IL-10 和 IgA 水平，但较低的 TNF-α、IL-1β 和 IL-6 水平。同时，高剂量（300 mg/kg）的PSPRS显著增加了乙酸盐、丙酸盐和丁酸盐的产生。

16S rDNA高通量测序结果显示，PSPRS治疗组中厚壁菌门与拟杆菌门的比例以及潜在益生菌水平显著增加，如乳杆菌、Alloprevotella, 毛螺菌科_NK4A136_组、双歧杆菌。同时，高剂量 PSPRS 显著抑制了拟杆菌属、葡萄球菌属和阿克曼氏菌等有害细菌 (p < 0.05)。因此，PSPRS有潜力成为促进肠道健康、缓解溃疡性结肠炎的功能食品。

▼
慢性肾病

慢性肾病是与心血管疾病、发病率和死亡率风险增加相关的主要健康问题。最近的研究表明，慢性肾病的进展可能与肠道菌群的变化有关。抗性淀粉是一种膳食纤维，可以作为微生物发酵的底物。一些研究发现补充抗性淀粉可以改善慢性肾病患者的肠道菌群紊乱。

在 2022 年随机对照试验的荟萃分析中，发现补充抗性淀粉可以降低患有透析患者血液中硫酸吲哚酚、磷、IL-6和尿酸的水平。

抗性淀粉还对肠道环境产生有益影响，包括增加Ruminococcus bromide。

Ruminococcus brucei是厚壁菌门的主要成员之一，是一种主要的抗性淀粉发酵菌株。通过其针对抗性淀粉的特殊活性，Ruminococcus brucei从淀粉中释放能量以逃避宿主酶的消化。此外，摄入富含抗性淀粉的食物可以增加肠道短链脂肪酸水平，调节微生物代谢物，并改善葡萄糖稳态和胰岛素敏感性。

通过摄入抗性淀粉，胆固醇和甘油三酯降低，胰岛素敏感性提高，可以大大降低代谢综合征的发生率。慢性肾病患者也可能受益于更好的葡萄糖代谢、血脂水平和更好的体重管理。

05
如何补充抗性淀粉？注意事项

▼
富含抗性淀粉的食物：益处和注意事项

近年来，富含抗性淀粉（RS）的食物因其多方面的健康益处而受到越来越多的关注，从肠道健康到调节全身新陈代谢。

益处

作为一种必需的膳食成分，抗性淀粉与典型的淀粉不同，主要是由于其对小肠消化的抵抗力，它基本上完好无损地到达大肠，在那里它作为微生物发酵的底物，产生有益的代谢物，如短链脂肪酸。

抗性淀粉中天然丰富的食物包括青香蕉、豆类、全谷物和某些类型的煮熟然后冷却的食物，如土豆和米饭。食用此类食物的好处之一是它们有可能增强血糖控制。富含抗性淀粉的食物具有较低的升糖指数，转化为较慢的餐后血糖升高。这一特性对患有糖尿病等代谢紊乱的人特别有益。此外，抗性淀粉发酵产生的短链脂肪酸，特别是丁酸盐，丁酸盐是结肠细胞的主要能量来源，并具有抗炎特性，使其对结肠健康不可或缺。

注意事项

抗性淀粉摄入量的快速和大量增加会导致胃肠道不适，包括腹胀、胀气和排便习惯改变。通常建议逐渐将富含抗性淀粉的食物引入饮食中，以使肠道微生物群有时间适应。此外，患有某些健康状况的人，例如患有肠易激综合征（IBS）或特定碳水化合物不耐受的人，应谨慎对待富含抗性淀粉的食物，并在专业指导下。抗性淀粉的发酵有时会加剧这些人的症状。

总之，虽然富含抗性淀粉的食物具有许多健康益处，尤其是在肠道健康和代谢调节方面，但个人应注意摄入饮食中的抗性淀粉的来源和数量。

最好取得平衡：优化健康益处，同时最大限度地减少潜在的不利影响。

▼
抗性淀粉与饮食模式

抗性淀粉的作用超越了其个人益处，使其成为各种饮食模式和制度的关键成分。

地中海饮食

例如，当考虑因其保护心脏的益处而广受赞誉的地中海饮食时，我们发现豆类，抗性淀粉的天然来源，是其成分的基石。经常食用豆类，其丰富的抗性淀粉含量不仅有助于增强肠道健康，还有助于与这种饮食模式相关的心脏保护作用，因为抗性淀粉具有调节餐后血糖反应的潜力。

旧石器饮食

旧石器时代的饮食，俗称旧石器饮食，是另一个有趣的领域，其中抗性淀粉找到了相关性。对旧石器饮食的当代解释集中在块茎和某些根的消费上，当通过特定方法制备时，例如烹饪后冷却，这些根会富含抗性淀粉。这证实了我们的祖先可能已经消耗了大量的抗性淀粉，为他们的肠道微生物群提供了可发酵的底物。从理论上讲，肠道微生物与其宿主之间的共生关系已经共同进化了数千年，而抗性淀粉可能是推动这一进化过程的关键饮食元素。

低碳和生酮饮食

低碳水化合物和生酮饮食，在减肥和代谢健康方面很受欢迎，通常会限制淀粉的摄入。然而，将抗性淀粉整合到这些饮食中可以提供明显的优势。由于抗性淀粉不表现出与普通淀粉相同的消化率，因此它的加入不会显著提高血糖水平。这意味着这种饮食的人可以获得抗性淀粉的好处，例如增强肠道健康和饱腹感，而不会影响酮症或低碳水化合物方案的状态。从根本上说，抗性淀粉允许当代饮食方法之间的共生关系，重点是减肥或代谢益处，以及滋养肠道微生物群的古老进化重要性。

▼
抗性淀粉摄入和膳食整合的实用建议

将抗性淀粉纳入饮食中不仅要承认其生理益处，还要了解其最佳摄入量并融入各种饮食中，以最大限度地发挥其潜力。随着越来越多的证据描绘抗性淀粉的多方面优势，从调节肠道微生物群到调节血糖水平，向更广泛的公众提供可操作的指南变得至关重要。

循序渐进

首先，身体可能需要一些时间来适应饮食中添加抗性淀粉。因此，需要循序渐进逐步添加。

添加少量抗性淀粉。例如，早餐中加入一根绿色香蕉，午餐中加入四分之一杯扁豆。

食物中获取

最好从食物中获取抗性淀粉，常见的食物补充包括：青香蕉、豆类（豌豆、扁豆）、全谷物（燕麦和大麦）、煮熟并冷却的米饭。

注：增加纤维摄入量时，要慢慢喝大量的水，以减少胃肠道副作用。

补充剂

补充性抗性淀粉通常以粉末形式服用，可混合到食品或饮料。如绿色香蕉粉、木薯粉等。

烹饪，可进一步提高抗性淀粉的含量

必须认识到并非所有抗性淀粉来源都是一样的。虽然豆类、全谷物和某些块茎天然富含抗性淀粉，但烹饪方法可以进一步调节其抗性淀粉含量。例如，烹饪然后冷却土豆或米饭等淀粉类食物可以增加其抗性淀粉含量，提供了一种直接的策略来提高饮食中的抗性淀粉水平，而无需任何剧烈变化。

抗性淀粉的推荐每日摄入量通常在 15-30 克之间。这可以通过多样化的饮食来实现，包括冷意大利面沙拉、隔夜燕麦或豆类菜肴等食物。

考虑个人的消化耐受性的重要性

抗性淀粉摄入量的突然激增会导致一些人的胃肠道不适。因此，谨慎的做法是在几周内逐渐增加抗性淀粉的摄入量，让肠道进行调整。此外，将富含抗性淀粉的食物与益生菌食物（如酸奶或开菲尔）相结合，可以产生协同效应，为有益的肠道细菌茁壮成长营造一个好的环境。与任何饮食改变一样，应根据个人口味、健康状况和饮食习惯定制抗性淀粉，确保方法既平衡又可持续。

06
结 语

抗性淀粉作为益生元可以调节肠道微生物群，对于肠道菌群失调相关的许多疾病包括炎症性肠病、肠易激综合征、结直肠癌等具有重要意义，为这些疾病辅助治疗的潜在用途奠定了基础。

抗性淀粉的另一个治疗意义在于其抗炎特性。慢性炎症在心血管疾病、2型糖尿病和某些癌症等多种疾病的发病和进展中发挥着关键作用。肠道微生物群发酵抗性淀粉会产生短链脂肪酸，尤其是具有抗炎作用的丁酸，可以抑制促炎细胞因子，使抗性淀粉成为减轻炎症引起的疾病的潜在候选者。

抗性淀粉也有望成为对抗肥胖和相关并发症的饮食策略。鉴于其调节饱腹感、提高胰岛素敏感性和调节脂质代谢的能力，抗性淀粉可以作为代谢综合征和相关病症的辅助或预防措施。例如，将抗性淀粉纳入饮食中可以改善糖耐量受损个体的餐后葡萄糖反应，强调其潜在的治疗相关性。

抗性淀粉在个性化营养方面的潜力也不容忽视，但仍需谨慎对待。剂量、持续时间和个体差异在决定抗性淀粉在任何治疗应用中的功效方面发挥着关键作用。

个体对抗性淀粉的反应可能存在很大差异。年龄、遗传、肠道微生物群组成和整体健康状况等因素会影响人们处理抗性淀粉摄入及益处。例如，摄入相同量抗性淀粉的两个人可能会表现出不同的餐后葡萄糖反应或结肠中不同的短链脂肪酸产生情况。此外，肠道微生物群将抗性淀粉发酵成有益代谢物的能力在个体之间可能有所不同，特别是在微生物群多样性高的人和微生物群较少的人之间差异较大。

这种个体差异突出了个性化营养方法的必要性。与其采取一刀切的抗性淀粉摄入建议，不如根据个人独特的代谢和菌群特征来定制饮食建议。随着深入探索个性化医疗时代，整合肠道菌群数据或许能为优化个人抗性淀粉摄入、获得健康效益提供更精准的建议。

主要参考文献：

Chen Z, Liang N, Zhang H, Li H, Guo J, Zhang Y, Chen Y, Wang Y, Shi N. Resistant starch and the gut microbiome: Exploring beneficial interactions and dietary impacts. Food Chem X. 2024 Jan 3;21:101118.

Li H, Zhang L, Li J, et al., Resistant starch intake facilitates weight loss in humans by reshaping the gut microbiota. Nat Metab. 2024 Mar;6(3):578-597.

Junejo SA, Flanagan BM, Zhang B, Dhital S. Starch structure and nutritional functionality – Past revelations and future prospects. Carbohydr Polym. 2022 Feb 1;277:118837.

Arp CG, Correa MJ, Ferrero C. Modified celluloses improve the proofing performance and quality of bread made with a high content of resistant starch. J Sci Food Agric. 2023 Apr;103(6):3041-3049.

Du X, Wu J, Gao C, Tan Q, Xu Y. Effects of Resistant Starch on Patients with Chronic Kidney Disease: A Systematic Review and Meta-Analysis. J Diabetes Res. 2022 Jul 18;2022:1861009.

Tekin T, Dincer E. Effect of resistant starch types as a prebiotic. Appl Microbiol Biotechnol. 2023 Feb;107(2-3):491-515.

Wang, Z.; Gao, M.; Kan, J.; Cheng, Q.; Chen, X.; Tang, C.; Chen, D.; Zong, S.; Jin, C. Resistant Starch from Purple Sweet Potatoes Alleviates Dextran Sulfate Sodium-Induced Colitis through Modulating the Homeostasis of the Gut Microbiota. Foods 2024, 13, 1028

Chen R, Zhang C, Xu F, Yu L, Tian F, Chen W, Zhai Q. Meta-analysis reveals gut microbiome and functional pathway alterations in response to resistant starch. Food Funct. 2023 Jun 6;14(11):5251-5263.

Kadyan S, Park G, Hochuli N, Miller K, Wang B, Nagpal R. Resistant starches from dietary pulses improve neurocognitive health via gut-microbiome-brain axis in aged mice. Front Nutr. 2024 Jan 24;11:1322201.

Pickens TL, Cockburn DW. Clostridium butyricum Prazmowski can degrade and utilize resistant starch via a set of synergistically acting enzymes. mSphere. 2024 Jan 30;9(1):e0056623. 

肥胖与代谢综合征，膳食纤维干预的相关进展

谷禾健康

肥胖和代谢综合征在全球范围内日益流行，是21世纪人类健康面临的重大威胁之一。据世界卫生组织(WHO)全球数据估计，目前全球约13%(即近65亿)成年人口受肥胖症影响。

肥胖和代谢综合征对健康的危害包括增加患心血管疾病、糖尿病和高血压的风险，影响身体的免疫系统和内分泌系统，还可能导致肝脏疾病等。

更令人担忧的是，模型预测到2030年，约五分之一的成年人将患有肥胖症，这些数字突显了寻求新疗法的迫切需要，这些新疗法将独特地利用肥胖和代谢综合征背后的复杂途径来促进体重减轻以及代谢和免疫系统的调节。

“肥胖”是指身体过度脂肪堆积，超过正常范围的体重。通常是由于摄入热量过多，消耗热量不足导致的。同时肥胖患者还伴有慢性低度炎症，以及肠内分泌和神经激素的失调。

体重通过激素、神经和代谢途径之间复杂的相互作用进行调节，并受到许多环境因素的影响。能量摄入和支出之间的不平衡可能是由于多种因素造成的，包括饮食行为的改变、异常的饱腹感或饥饿感以及低能量支出。

目前主要有两种新兴的治疗方式：通过肠道微生物群和膳食纤维。肠道微生物群通过涉及粘膜和全身免疫、激素和神经系统的多种机制，深刻影响能量稳态的各个方面。

膳食纤维对新陈代谢和肥胖的益处也已通过机制研究和临床试验得到证明，在本文，我们讨论了不同纤维的理化特性、纤维和肠道微生物群如何相互作用以调节体重稳态的最新发现，以及与使用膳食纤维作为补充策略。

了解膳食纤维沿胃肠道的生理效应，包括肠道微生物群的作用，将支持开发利用微生物群和临床特征来预测个体对纤维补充反应的精准医学方法，用于调节免疫、代谢和体重稳态。随着临床前和临床研究继续探索膳食纤维能够促进哪些与健康相关的微生物群和代谢物，对这种纤维-微生物群的相互作用将为开发基于纤维的精准营养提供框架，以实现更优化、个性化的肥胖和代谢综合征相关治疗。

01
关于肥胖你需要知道的

为了更好地预防和改善肥胖，我们需要先了解关于肥胖的一些知识。

▼
肥胖的病理生理学

✦ 肥胖患者肠内分泌和神经激素会失调

肥胖不仅仅是体重过高，其实是一种复杂的慢性进行性疾病，其特征是体内脂肪堆积过多以及肠内分泌和神经激素信号通路失调，从而增加食欲和能量储存。

✦ 肥胖还伴有慢性低度炎症

肥胖也被描述为一种慢性低度全身炎症，循环促炎细胞因子水平升高，对中枢神经系统(CNS)以及参与能量和代谢稳态的所有器官产生负面影响。

肥胖个体下丘脑尺寸的增加被认为是由于下丘脑炎症所致，这将加剧能量稳态失调。内脏脂肪组织和胃肠道失调似乎是全身炎症的主要原因。来自肥胖动物模型的大量证据支持肠道微生物群衍生的脂多糖数量增加通过增强细胞旁运动或通过乳糜微粒运输的跨细胞途径进入体循环的作用，从而启动许多炎症途径，进一步导致体重增加。

尽管来自人类研究的证据不如来自动物模型的结果清楚地表明肠道来源的脂多糖与肥胖之间的关联，但人体中的一些研究结果已将全身性脂多糖增加与肥胖联系起来，特别是与肥胖相关的代谢疾病风险。

此外，一些人类研究的结果表明，高水平的餐后内毒素血症先于2型糖尿病的发生，这表明存在潜在的致病作用。

▼
能量稳态的控制

在正常生理条件下，能量稳态通过调节饮食行为和能量储存的肠内分泌和神经激素信号通路受到严格控制。除了胰腺产生胰岛素和胰高血糖素之外，胃肠道和脂肪组织也会产生主要整合在下丘脑内的信号，以调节食物摄入和能量消耗。

✦ 肠内分泌激素有促食欲和抑制食欲两种作用

肠内分泌激素，由整个胃肠道中专门的肠内分泌细胞(EEC)响应营养和其他信号而释放。这些激素在胃肠道和远处器官中发挥局部作用，协调能量稳态的维持，包括饥饿、饱腹感、肠道屏障完整性、肠道转运、血糖控制和整体能量平衡。

肠内分泌激素的功能可根据其促食欲(刺激食欲)和厌食(抑制食欲)特性大致分类。胆囊收缩素(CCK)、肽 YY(PYY)、胰高血糖素样肽1(GLP1)、葡萄糖依赖性促胰岛素多肽(GIP)和胃泌酸调节素是主要由小肠EEC产生并在餐后释放以诱导饱腹感和减少食物的摄入。

从胃中释放的生长激素释放肽和从结肠中的EEC释放的胰岛素样因子5(INSL5)充当促食欲信号。瘦素和脂联素从脂肪组织中释放，也有助于调节饮食行为和能量稳态。

主要肠道激素及其对能量稳态的影响

Deehan EC,et al.Nat Rev Gastroenterol Hepatol.2024

✦ 进食速度和食物适口性也会影响能量摄入

然而，肠道源性食欲激素的水平并不一定与能量摄入相关；此外，一些研究表明，人类对急性饮食的激素反应并未表现出对常量营养素摄入量长期差异的实质性适应。这些发现表明，其他因素，例如食物能量密度和食物摄入速度以及食物的适口性，可能会增加人类的能量摄入。

✦ 中枢神经系统调节饥饿、饱腹感和能量储存

中枢神经系统是多种肠道源性激素的重要作用部位，也是通过整合涉及自主下丘脑回路、皮质执行回路和皮质边缘奖励通路的大脑网络来调节饥饿、饱腹感和能量储存的中枢调节器。

下丘脑的弓状核内有两个独立且相对的神经元群：促食欲NPY-AgRP神经元和促厌食POMC-CART神经元。

NPY-AgRP神经元被能量不足和信号(如生长激素释放肽)激活，以刺激食物摄入，并被胃肠道中营养物质的存在和饱足信号(如CCK和PYY)抑制。相比之下，瘦素等信号激活POMC-CART神经元会抑制进食，并由于释放与大脑黑皮质素受体结合的α-黑素细胞刺激激素而改变葡萄糖代谢。

✦ 肥胖患者的能量信号受损导致易暴饮暴食

有证据表明，肥胖成人中营养信号的受损会导致暴饮暴食和肥胖。在一项针对健康体重个体和肥胖个体的单盲、随机、对照交叉研究中，结果显示，肥胖个体在大脑对摄入营养素的反应中表现出整体和营养特异性受损。因此肠道和脂肪源性激素以及中枢神经系统共同是能量稳态治疗操纵的基本目标。

过去二十年的研究表明，肥胖代谢特征的特征是人类血清胆囊收缩素、胰岛淀粉样多肽、胃饥饿素、INSL5和胰岛素水平升高，同时瘦素、GLP1和PYY水平降低。

重要的是，这些血浆激素水平被发现随着减肥手术后肥胖的解决而恢复正常，从而强调了它们作为关键治疗靶点的作用。

▼
基于药物的疗法

✦ 激素药物的疗法会受到胃肠道耐受性的影响

针对肥胖的内源性神经分泌机制的药物是治疗肥胖和代谢综合征最有效的长期药物疗法。GLP1激动剂(索马鲁肽、利拉鲁肽和西他列汀)已被证明对持续减肥和改善心脏代谢功能具有良好功效。

使用作用于GIP、GLP1或胰高血糖素受体的双重和三重激素受体激动剂的临床试验已显示出在减肥和改善代谢参数方面的卓越功效。

然而，这些基于肠降血糖素的疗法的使用目前受到高成本、有限的医疗保健覆盖范围和胃肠道耐受性问题的限制。此外，人们还担心这些药物对肠道功能的长期影响。

✦ 基于饮食的疗法将是未来的趋势

由于这些限制，人们越来越有兴趣开发替代性肠促胰岛素靶向疗法，特别是基于饮食的方法，通过使肠促胰岛素激素(如GLP1和GIP)水平正常化来治疗肥胖并预防肥胖相关代谢功能障碍的发生。

02
膳食纤维和代谢健康

在动物模型和人类中进行的大量研究表明膳食纤维摄入对宿主代谢和减肥有好处，因此增加膳食纤维摄入量作为一种基于饮食的肥胖疗法已引起广泛关注。

膳食纤维是碳水化合物的一种聚合物，主要存在于植物食物中，可抵抗哺乳动物基因组中编码的酶的消化；它们到达近端结肠，在其中经历肠道微生物群不同速率和程度的糖分解发酵。

✦ 目前大部分人群膳食纤维摄入不足

膳食纤维的生理益处多种多样，取决于其理化特性和摄入量，膳食纤维的推荐膳食摄入量为每1000kcal 14克(成年女性每天25克，成年男性每天38克)。然而，目前大部分人群通常每天摄入的纤维少于15克，即推荐量的一半左右。

✦ 肠道微生物在纤维代谢促进健康中起重要作用

几项大型前瞻性研究已经证明了纤维消耗与代谢健康之间的关联，目前的工作强调了肠道微生物群在将膳食纤维摄入与有益效果联系起来。

越来越多的证据表明，肠道微生物群通过涉及免疫、激素和神经系统影响的多种机制，深刻影响能量稳态的各个方面，并且肠道菌群失调或肠道微生物类群的异常组成可能会导致能量代谢紊乱并对脂肪组织、肌肉和肝脏造成影响。

肠道微生物群发酵纤维会释放出多种代谢物，包括短链脂肪酸、酚类和吲哚化合物、支链脂肪酸、乳酸、琥珀酸和各种气体(氢气、二氧化碳、甲烷、一氧化氮和含硫化合物)。

肠道微生物产生代谢物的途径和前体对饮食摄入具有高度适应性；因此，通过特定的饮食干预措施(例如膳食纤维)来针对微生物代谢是改善代谢功能障碍和肥胖的关键因素。

▼
短链脂肪酸

短链脂肪酸是通过微生物可接触的膳食纤维发酵产生的主要代谢物，人体肠腔中主要短链脂肪酸的相对比约为乙酸盐(60)：丙酸盐(20)：丁酸盐(20)。

短链脂肪酸可以通过与G蛋白偶联受体相互作用并抑制组蛋白脱乙酰化来介导多种局部和外周效应，从而导致基因表达的表观遗传调节变化。

丁酸盐在结肠中被结肠细胞用作能量来源，而丙酸盐和乙酸盐通过门静脉吸收到肝脏，其中丙酸盐主要用作糖异生和脂肪生成的底物；相反，乙酸盐以更高的量进入体循环。

✦ 短链脂肪酸影响激素分泌从而改善葡萄糖代谢

除了纤维对胃排空和抑制消化的影响已得到充分证明外，增加饮食中的纤维含量可能会通过产生短链脂肪酸来帮助减肥和葡萄糖代谢。

大量体外和小鼠研究表明，短链脂肪酸通过G蛋白偶联受体GPR41和GPR43(也称为FFAR3和FFAR2)直接刺激肠道肠内分泌细胞分泌胰高血糖素样肽-1(GLP-1)和肽YY(PYY)。

体内研究表明，急性直肠输注醋酸盐或短链脂肪酸混合物会增加PYY和GLP1的全身水平。此外，一项人体研究表明，与单独使用菊粉相比，在20名健康成年人中，急性口服菊粉丙酸盐会增加全身PYY和GLP1的水平，并减少食物摄入量，这表明丙酸盐水平增加在调节血糖新陈代谢方面发挥着作用。

✦ 短链脂肪酸影响神经系统抑制食欲和能量摄入

短链脂肪酸还可以直接与肠神经系统相互作用，从而允许肠道来源的短链脂肪酸向大脑直接发出信号。小鼠研究表明，短链脂肪酸给药可通过中枢神经系统相关机制抑制食欲和能量摄入。

此外，体外和小鼠研究表明，短链脂肪酸可以通过多种机制增强血脑屏障，包括减少氧化和促炎途径以及增加紧密连接蛋白。

在小鼠研究中，乙酸盐和丁酸盐已被证明可以穿过血脑屏障并刺激迷走神经和下丘脑，从而调节食物摄入量和饱腹感。使用功能性磁共振成像的人体研究表明，结肠丙酸盐输送减少了与食物渴望相关的大脑区域的活动，并减少了食物摄入量。

需要注意的是，尽管在人脑和脑脊液中发现了可测量浓度的短链脂肪酸，但人脑对循环短链脂肪酸的摄取似乎有限，这表明一些记录在案的循环短链脂肪酸对大脑活动的影响可能是这是由于短链脂肪酸诱导的与免疫和内分泌系统的相互作用，而不是大脑内的直接相互作用。

短链脂肪酸对能量稳态的作用机制

Deehan EC,et al.Nat Rev Gastroenterol Hepatol.2024

✦ 短链脂肪酸影响脂肪的分解和积累

在培养的小鼠和人类脂肪细胞中，乙酸盐和丙酸盐已被证明能够以G蛋白偶联受体依赖性方式促进脂肪分解并抑制脂肪生成，从而可能减少非脂肪组织和脂肪组织中的全身脂质循环和脂肪积累，同时还提高胰岛素敏感性。

在人类研究中，短链脂肪酸的直肠给药已证明可以促进全身脂肪分解，并且在体外培养的人类脂肪细胞中，短链脂肪酸也已被证明可以刺激瘦素分泌。短链脂肪酸还可以减少人类外植体脂肪组织的促炎细胞因子分泌，因此可能有助于减少与肥胖相关的全身低度炎症。

注意：仍然存在一些不确定性

然而，尽管大量工作支持短链脂肪酸在调节体重增加和宿主代谢方面具有潜在的有益作用，但该领域关于短链脂肪酸在肥胖中的作用仍然存在很大的不确定性，因为许多影响主要体现在小鼠模型无法在人类研究中复制。

事实上，据报道短链脂肪酸水平升高和降低都与肥胖有关。然而，大多数人类研究测量粪便样本中的 短链脂肪酸，这反映了生产、吸收和利用的净结果，并不一定反映可能更相关的全身水平。

为了支持这一观点，对160名BMI在19.2 kg/m2至41kg/m2且葡萄糖代谢正常或受损的参与者进行的横断面研究中证明，全身短链脂肪酸水平与空腹甘油呈负相关。三酰甘油和游离脂肪酸，与空腹GLP1呈正相关，而粪便水平与这些参数均无关联。此外还发现循环醋酸盐与胰岛素敏感性之间呈负相关，而丙酸盐与胰岛素敏感性呈正相关。

总体而言，研究短链脂肪酸对宿主代谢的生理影响的可用人体体内数据仍然有限。由于纤维、肠道微生物群和人体新陈代谢之间相互作用的复杂性，目前尚不清楚增加纤维摄入量的有益影响是由于微生物代谢和某些代谢物(例如短链脂肪酸)的产生或其他有据可查的影响而产生的纤维的变化，包括运输时间、营养吸收或粪便膨胀和结合的改变。

▼
乳酸和琥珀酸

除了短链脂肪酸之外，肠道微生物群还在膳食纤维发酵过程中产生乳酸和琥珀酸，然而，这些代谢物通常被认为是微生物生产短链脂肪酸的中间体。

✦ 肥胖和代谢综合征患者乳酸和琥珀酸含量增加

乳酸和琥珀酸以低浓度存在于血液和组织中，与没有肥胖的人相比，在肥胖和代谢综合征患者中检测到的水平有所增加。乳酸是宿主衍生的葡萄糖代谢产物，当糖酵解通量超过线粒体氧化时，血液中的乳酸会增加。

✦ 乳酸可能作为活性信号分子减少促炎反应

因此，乳酸可以被认为是葡萄糖代谢受损的生物标志物。此外，体外和小鼠研究表明，乳酸可以作为活性信号分子，调节脂肪细胞功能和代谢，并通过GPR81依赖性和非GPR81依赖性来减少脂肪组织和免疫细胞功能中的促炎症反应。

由于这些有益的发现，有人建议通过增加纤维摄入量和由此产生的乳酸产量来靶向GPR81可能代表肥胖和代谢紊乱的新治疗靶点。

✦ 琥珀酸作为代谢稳态的一种信号分子

尽管琥珀酸传统上被认为是三羧酸循环的代谢物，但目前的研究已证明琥珀酸可作为参与应激和组织损伤的代谢信号。

肠腔中琥珀酸含量较低，但对小鼠的研究发现，细胞外琥珀酸的浓度随着纤维摄入量的增加而增加。琥珀酸可以通过与几种不同细胞类型(包括脂肪细胞和免疫细胞)上的琥珀酸受体1(SUCNR1；也称为GPR91)结合而充当信号分子。

在人类中，横断面研究报告称，血浆琥珀酸水平、肥胖和葡萄糖代谢损伤之间存在负相关。据报道，琥珀酸还可以充当生热激活剂和褐变剂，并且对脂肪分解具有影响。

一项使用脂肪细胞特异性Sucnr1敲除小鼠和从肥胖人群中分离出的人类脂肪细胞的研究发现，通过与SUCNR1相互作用调节脂肪细胞中的生物钟和瘦素表达，琥珀酸诱导的代谢效应具有新功能。

✦ 琥珀酸可能有助于解释代谢与炎症之间的联系

还有强有力的证据表明琥珀酸-SUCNR1信号传导可以充当代谢应激和炎症之间的联系。

利用人类原代巨噬细胞证明，细胞外琥珀酸可以诱导巨噬细胞产生抗炎作用。有趣的是，肥胖与全身琥珀酸水平高有关，但脂肪组织驻留巨噬细胞中琥珀酸受体的表达减少，这可能有助于解释为什么肥胖患者往往无法控制炎症。

在小鼠模型中，研究表明，肠道微生物群响应补充低聚果糖 的饮食而产生的琥珀酸增加，通过充当肠道糖异生的底物并随后减少肝脏葡萄糖的产生来改善血糖控制和能量代谢。

随着越来越多的研究检查琥珀酸诱导的生理效应，它可能有助于阐明细胞外琥珀酸的作用及其在调节宿主代谢中的局部和全身作用模式以及如何最好地针对这些途径。

▼
肠道气体

✦ 微生物发酵膳食纤维产生的气体会导致一些胃肠道症状

膳食纤维经微生物发酵还会进一步产生H2、CO2和CH4等气体。然而，纤维发酵过程中气体产量的增加可能会引起不良症状，并且是个体不耐受高水平纤维的主要原因之一。

因此，还需要进行更多研究来增加肠道气体对宿主生理和代谢影响的了解，使用纤维和大量营养素的饮食控制来减轻患有与产气相关的胃肠道疾病的患者症状。

03
膳食纤维对胃肠道的生理作用

了解膳食纤维在胃肠道中的生理效应机制，包括其与肠道微生物群的作用，将有助于开发基于膳食纤维的补充策略，以调节免疫、代谢和体重稳态。

▼
膳食纤维的异同

所有膳食纤维的共同特征是它们的低聚或多聚碳水化合物结构可抵抗小肠的消化，并且如果分离和合成，则对人类健康显示出生理益处。然而，纤维之间的化学和物理结构以及理化特性存在巨大的异质性。

常见分离和合成的商业膳食纤维

Deehan EC,et al.Nat Rev Gastroenterol Hepatol.2024

✦ 膳食纤维的差异会影响其对人体的作用

具有较长、无支链的线性碳水化合物结构(如纤维素)通常不溶于水性溶剂，阻碍了人类肠道微生物群对其进行发酵，使较少的微生物能够接触到这种结构。

相比之下，具有混合连接或支链的低聚合物和聚合物通常可溶于水，更容易被肠道微生物接近。因此，随着聚合度的增加，可溶性纤维倾向于将水和其他化合物截留在聚合物内和聚合物之间，从而以浓度依赖性方式增加粘度。分子量也会影响微生物的发酵和短链脂肪酸生产速率；然而，分子量与发酵之间的关系取决于纤维结构，且不一定是线性的。

尽管纤维通常根据物理化学性质(例如溶解度、粘度、结合能力或发酵性)进行分类，但这种分类并不能反映离散纤维结构所表现出的全部性质。

例如，来自高粱或稻米等草类的阿拉伯木聚糖低聚物或简单结构的聚合物很容易发酵，而复杂结构的阿拉伯木聚糖要么在整个结肠中缓慢发酵，要么很难被人类肠道微生物群作用。

因此，了解纤维的结构和理化特性，尤其是分离或合成后的纤维，对于更精确地应用纤维来治疗肥胖至关重要。

▼
近端胃肠道的生理反应

膳食纤维的理化特性影响它们在胃肠道中的作用，从而决定它们对炎症、代谢和能量稳态的影响。

✦ 粘性纤维和较大纤维会增加饱腹感并减少摄入

从口腔开始，粘性纤维和大纤维颗粒(如谷类麸皮)可以通过获得更坚硬和耐嚼的食物基质来延长咀嚼和口腔感官暴露，从而改变内分泌相对饱腹感的反应并减少能量摄入。

当食品应用中热量密集的糖和脂肪减少时，菊粉、低聚果糖和微纤丝纤维等纤维也可以保持感官特性(如甜味和口感)。天然食品中的纤维基质进一步充当唾液淀粉酶等消化酶的屏障。咀嚼过程中这些三维植物细胞壁结构的维持影响细胞内成分(如淀粉)沿胃肠道的生物利用度。

增加食糜粘度的纤维，例如较高分子量的混合连接或支化聚合物和微纤丝纤维，可促进胃扩张并延迟胃排空。小肠腔内增加的食糜粘度通过限制营养物质向粘膜扩散和内源性消化酶的活性进一步延迟营养物质吸收，这通过触发回肠破裂进一步减慢近端胃肠传输。

✦ 纤维结构影响脂质的吸收和利用率

除了粘度之外，某些纤维结构还可以结合或捕获化合物，例如常量营养素和微量营养素、酚类和胆汁酸，从而延迟或阻止小肠吸收。胆汁酸与膳食纤维的结合会干扰胆汁酸的肠肝循环并阻碍胶束形成，从而减少脂质的吸收和利用率。

此外，增加纤维结合胆汁酸向大肠的输送可能会导致微生物胆汁盐水解酶和 7α-脱羟酶将初级胆汁酸转化为次级胆汁酸。对人类和小鼠的研究以及使用分离的人类胰岛和哺乳动物培养细胞的体外实验表明，这些次级胆汁酸通过多种膜和核受体(包括G蛋白偶联胆汁酸受体(TGR5)和法尼醇X受体，导致饱腹感增加、肝糖原合成、肝脏、棕色脂肪和肌肉组织中的胰岛素分泌和能量消耗。

一项针对肥胖和2型糖尿病患者(n=23)的研究证明，将结合胆汁酸输送到回结肠区域可降低餐后血糖和空腹胰岛素水平，并增加GLP1分泌，这支持了胆汁酸在葡萄糖代谢中的作用。

✦ 膳食纤维会影响小肠对营养的反应

尽管了解甚少，但膳食纤维可能会进一步改变驻留的小肠微生物群，在大鼠模型中显示这种相互作用会影响小肠营养感应，特别是低聚果糖诱导的脂质感应，从而促进肠内分泌细胞(EEC)释放GLP1以增加饱腹感。

在培养细胞、动物模型和人类中进行的大量工作也表明微生物代谢物与胃肠道味觉受体表达和活性的改变有关，从而导致味觉偏好和食物摄入的改变。

最后，所有膳食纤维，无论是天然存在的、分离的还是合成的，都可以通过简单地用不可消化的碳水化合物代替一部分可消化的化合物来减少能量摄入，这与能够在不改变感官特性的情况下在食物中实现更高水平的较低粘性纤维相关。

总体而言，小肠的营养吸收率受到结构依赖性的影响，增加了纤维消耗的阻碍。这有助于促进饱腹感，减弱餐后血糖、血脂和炎症反应，而这些反应通常在肥胖症中失调。

▼
结肠和肠道微生物群

纤维摄入量的增加相当于未吸收的营养物质增加，这些营养物质到达近端结肠并可供人体肠道微生物群利用。

膳食纤维对胃肠道的生理影响

Deehan EC,et al.Nat Rev Gastroenterol Hepatol.2024

✦ 微生物对膳食纤维作用改善排便和减轻炎症

与小肠中的化合物结合的纤维进一步在结肠中被作用，使底物和其他生长因子接近利用它们的特定微生物。肠道微生物群对发酵缓慢或发酵不良的化学和物理结构，如大纤维颗粒、纤维素或车前草，通过刺激蠕动、粘膜分泌和抑制水的重吸收来提供其他胃肠道益处，这已被证明可以增加体积和软化人类粪便。

这些纤维通过抑制微生物发酵可能减少结肠转运时间，促进结合化合物的排泄并减轻全身炎症。尽管可发酵纤维还可以通过增加微生物生物量以及产生短链脂肪酸和气体来影响结肠转运时间，但纤维发酵的主要生理效应归因于假定有益微生物的结构特异性扩张以及随后结肠内短链脂肪酸和其他代谢物的产生。

✦ 富含膳食纤维的饮食使肠道微生物群更丰富

纤维到达结肠时会引发微生物群落内复杂的交互作用，这些群落共同获取、降解和利用代谢产物，最终丰富了成员多样性。

初级降解和次级发酵释放短链脂肪酸、气体和其他代谢产物，被代谢物利用者进一步转化，影响与结肠细胞的相互作用。

消耗可发酵纤维支持多种微生物群成员，解释了纤维结构多样的饮食与多样化微生物群的关联，这是健康肠道微生物组的特征。

结肠中成员的富集和代谢产物的促进取决于纤维结构、个体群落和生态因素，如结肠微环境。研究表明，特定饮食可增加能量利用，降低脂肪含量，并提高胰高血糖素样肽-1(GLP-1)，而食物摄入量无显著变化。

✦ 复杂结构的膳食纤维增加结肠远端的短链脂肪酸产量对代谢有利

尽管纤维发酵过程中微生物群落产生的副产物主要发生在结肠近端，但通过消耗具有结晶或复杂结构的纤维可以减慢发酵速率，从而减轻肠道气体的产生并将短链脂肪酸输出转移到远端。

研究表明，增加短链脂肪酸远端产量可通过上调PYY和GLP1等肠内分泌激素，对人类的饱腹感、血糖和能量代谢产生有利影响。

事实上，在肥胖男性中，远端结肠中施用的醋酸盐增加了脂肪氧化和循环PYY；然而，当在近端结肠中施用醋酸盐时，没有看到效果。尽管向增加脂肪氧化和PYY产生的转变意味着有利的能量代谢，但仍需要进一步研究来确定是否可以通过增加远端结肠中纤维发酵和短链脂肪酸的产生来减少体重和肥胖。

✦ 远端结肠可能是未来治疗肥胖的靶点

糖分解发酵向远端结肠的扩展和延伸进一步减少了膳食和粘膜蛋白质的发酵。蛋白水解发酵的抑制部分是由于肠道微生物对碳水化合物而非氨基酸的普遍偏好，以及乳酸和纤维发酵过程中结肠pH值降低抑制蛋白水解酶。

人类蛋白水解发酵的减少可能会随后降低被认为有害和促炎的病原体(例如脱硫弧菌)和代谢物(例如氨或对甲酚)的水平。纤维和蛋白质发酵之间的平衡已在人类身上得到证实，因为增加抗性淀粉的剂量以及将饮食模式从高蛋白、低碳水化合物转变为体重维持饮食已被证明可以增加粪便中的短链脂肪酸并减少支链脂肪酸，支链氨基酸发酵产生的代谢物。

促进结肠中短链脂肪酸的产生可能会通过刺激粘液分泌、上调紧密连接蛋白、增加抗菌肽浓度和调节结肠上皮增殖来增强胃肠道屏障完整性，共同减轻细菌脂多糖的易位和随之而来的代谢性内毒素血症。总之，这些结果支持将远端结肠作为控制肥胖的治疗靶点。

▼
其他因素的影响

除了膳食纤维结构之外，还有一些生态因素会影响纤维发酵过程中促进健康相关的微生物和代谢物的产生。

✦ 结肠转运时间影响微生物群和宿主代谢

结肠转运时间被认为是影响肠道微生物群和宿主代谢的关键因素，转运时间较慢与纤维发酵速率降低和短链脂肪酸减少、远端结肠pH值和蛋白水解发酵增加以及肠道对粪便能量的回收减少。

体外实验进一步表明，结肠pH值的降低可通过选择对酸敏感的微生物(如拟杆菌)来塑造参与纤维结构发酵的独特微生物群落。由于参与结肠纤维发酵的大多数共生微生物是专性厌氧菌，因此如在炎症中观察到的那样，结肠微环境中氧浓度的增加，也通过支持耐氧微生物(例如大肠杆菌)的大量繁殖来形成特殊菌群成员。

✦ 不同人群对补充膳食纤维会产生个性化反应

由于生态因素影响微生物对膳食纤维的个体化反应，因此在实施基于可发酵纤维的治疗策略来预防和治疗肥胖和代谢综合征时，需要从个人生态角度出发。

据报道，纤维引起的肠道微生物群变化仅限于少数主要反应类群，而其余成员和代谢副产物则发生更多个性化变化。

例如，数十年的人类研究证实，低聚果糖和低聚半乳糖等益生元寡糖可通过选择性促进经常用作益生菌的乳酸菌和双歧杆菌来增加乳酸和乙酸，从而为人类带来健康益处。

丁酸盐生产菌

体外研究还表明，厌氧丁酸菌、真杆菌、粪杆菌等丁酸盐生产菌可以通过乳酸和乙酸的交叉喂养或通过利用抗结晶淀粉、木聚糖和菊粉等底物来富集。

丙酸盐生产菌

另外，丙酸盐生产者，如拟杆菌属、副拟杆菌属、葡萄杆菌属和韦荣球菌属，可以通过交叉饲喂乳酸和琥珀酸盐或通过降解底物(如酯化抗性淀粉、果胶和木聚糖)来富集。

下一代益生菌

下一代益生菌有望改善患有肥胖和代谢综合征的成年人的代谢，其中包括Akkermansia muciniphila或Anaerobutyricum soehngenii ，这两种细菌已被证明可以通过补充纤维来丰富。

小结

因此，可发酵膳食纤维可用于选择性地扩大肠道微生物群内与健康相关的类群。然而，仍需要进行更多研究来阐明与肥胖和代谢功能障碍有因果关系的其他共生微生物和代谢物，并可通过选择膳食纤维来靶向。

▼
拓展：肠脑轴的调节

肠脑轴连接肠道和中枢神经系统，促进双向通讯。这一过程牵涉到肠神经系统、迷走神经、内源性大麻素系统以及神经免疫和神经内分泌通路。

肠道代谢产物可直接调节神经系统活动，通过作用于肠神经元、迷走神经和交感神经末梢，或者经体循环传输至大脑。

★ 肠道微生物产生的多种神经递质会影响食欲

此外，肠道微生物还产生多种神经递质，如血清素、多巴胺、乙酰胆碱和GABA(γ－氨基丁酸)，这些物质通过迷走神经在肠神经系统或中枢神经系统内发挥作用。一项小鼠研究指出，细菌肽聚糖片段与大脑下丘脑神经元上的NOD2相互作用，调节食物消耗和体温，进而影响食欲。

研究者还发现，从肥胖小鼠体内提取的微生物移植到瘦小鼠体内，可影响大脑奖励系统，与微生物代谢产物3-3′-羟苯基丙酸存在因果关系，影响多巴胺能和阿片类标记物，进而调节食欲行为和动机。进一步分析显示，嗜黏蛋白阿克曼菌(Akkermansia)、Muribaculum、普雷沃氏菌(Prevotellaceae)和副拟杆菌(Parabacteroides)的水平与3-3′-羟苯基丙酸血浆水平相关。

肥胖症中微生物群与肠道之间的相互作用

Deehan EC,et al.Nat Rev Gastroenterol Hepatol.2024

这些研究共同表明，肠道微生物群与宿主相互作用，通过不同的自主神经和体细胞神经内分泌途径改变新陈代谢，并且肥胖患者的这些相互作用发生了实质性改变。实际上，每个途径都代表了可以通过饮食干预(例如增加纤维摄入量)进行调节的潜在途径。

扩展阅读：

体重增长：目前为止我们所知道的一切（更新你的减肥工具箱）

04
治疗肥胖的精准医学方法

治疗肥胖症的精准医学方法是通过个性化的诊断和治疗方案来帮助患者减肥和改善健康状况。这种方法结合了先进的科学技术和专业知识，以确保每位患者都能得到最有效的治疗。

通过精准医学方法，医生可以根据患者的基因、生活方式、肠道微生物群和其他因素制定个性化的治疗计划，从而更好地管理和治疗肥胖。

▼
根据微生物组进行个性化饮食治疗

对于减肥饮食干预的反应存在着高度的个体差异，这种差异可以归因于多种因素，包括遗传背景、微生物群组成以及生活方式因素(如进餐时间、睡眠、锻炼和昼夜节律)。为了实现减肥效果，需要确定影响个体对饮食干预反应的关键因素，并制定个性化的营养策略。

✦ 肠道微生物群是预测减肥效果的良好指标

研究表明，基线微生物宏基因组谱，尤其是与纤维降解相关的几个基因的存在，与随后的体重减轻密切相关。在一项为期6个月的减重研究中，研究人员发现，个体的肠道微生物群是预测体重减轻效果的一项重要指标。

特定的肠道细菌，如布劳特氏菌(Blautia wexlerae)和多氏拟杆菌(Bacteroides dorei)，在含量丰富的个体往往能更好地预测体重减轻效果。

此外，体重减轻与活泼瘤胃球菌(Ruminococcus gnavus)、马赛拟杆菌(Bacteroides Massiliensis)和芬氏拟杆菌(Bacteroides Finegoldii)相关。

✦ 具有高发酵肠道微生物水平时增加纤维摄入有利于减肥

这些微生物群，如阿克曼氏菌和普雷沃氏菌，由于其处理植物来源复杂纤维的能力，与富含纤维的饮食密切相关。相比之下，食用低纤维饮食的个体通常具有更高水平的拟杆菌；而食用高纤维饮食的人群普雷沃氏菌更丰富。在人类减肥试验中，与普雷沃氏菌水平较高的个体相比，以拟杆菌为主的个体在摄入富含纤维的饮食时通常不太可能减肥或维持体重减轻效果。

这些发现表明，高水平发酵代谢的肠道微生物群(如普雷沃氏菌)可能更有利于减肥，尤其是在增加纤维摄入量时。

最后，试验(n=1002)的数据显示，肠道微生物群组成是餐后脂质和血糖反应，以及空腹心血管代谢标志物的良好预测因子。然而，必须指出的是，肠道微生物群组成仅解释了餐后甘油三酯、葡萄糖和C肽升高的5-7%变化，其他因素也在其中起作用。

▼
基于表型的干预措施

将基于精准医学的方法应用于肥胖和代谢紊乱的另一种方法是根据个体的潜在病理生理学和行为特征使用针对表型的干预措施。

肥胖表型通常可分为四类：异常饱腹感、异常餐后饱腹感、情绪性进食和异常静息能量消耗。针对每种表型进行了可行性试验，比如通过使高纤维饱腹感异常的个体饮食，可以关闭大脑饥饿中枢并实现最大的胃扩张。支持这一概念的是，与接受标准治疗的参与者相比，接受表型定制生活方式干预的参与者减重更多，代谢和临床参数改善更显著。

✦ 根据不同表型采取饮食会有更好的效果

在一项为期12周的饮食干预试验中，患有肌肉胰岛素抵抗或肝脏胰岛素抵抗的人被随机分配到高单不饱和脂肪酸饮食或低脂肪、高蛋白和高纤维饮食。具有肌肉胰岛素抵抗的个体(n =149)在食用低脂肪、高蛋白和高纤维饮食时代谢参数有更多改善，而具有肝脏胰岛素抵抗的个体食用高单不饱和饮食时，肝脏胰岛素抵抗(n=93)有更大的改善。

需要注意的是，另一种基于代谢表型的方法根据CORDIOPREV-DIAB试验显示出相互矛盾的结果。可能是由于研究人群的差异或饮食干预措施的组成差异造成的，说明了基于某些表型设计精准饮食干预措施的还存在一些挑战。

通过营养干预进行个性化葡萄糖优化研究旨在测试这种通过根据组织特异性胰岛素抵抗表型调节膳食营养素含量来改善葡萄糖稳态参数和心脏代谢健康的方法。

尽管开发个性化营养干预措施存在相关的挑战，但这些原理验证研究总体上支持使用基于生物和表型因素开发个性化饮食干预措施的基本概念。

此外，了解肠道微生物及其基因途径如何与饮食成分相互作用可能有助于设计更有效的个性化疗法，并有可能提高饮食干预减肥的成功率。

▼
基于纤维的策略

膳食纤维的结构和理化多样性为开发基于纤维的策略提供了潜力，还能从一定程度上改善肥胖和代谢综合征药物和手术疗法。

富含纤维的天然食品，如全谷物、蔬菜、水果、豆类、坚果和种子，为以肥胖为中心的医学营养疗法提供了非淀粉多糖和抗性淀粉的混合来源，分离和合成的浓缩和均匀特征纤维为针对代谢综合征病理生理学的营养保健品开发提供了途径。

✦ 膳食纤维对于控制肥胖有重要作用

几种纯化的食品级膳食纤维已经作为食品成分或补充剂在市场上销售，其中许多可以被选定的微生物群落获取、降解和利用。

一项包含22项随机对照试验、总共1428名参与者的系统回顾和荟萃分析表明，使用分离的可溶性膳食纤维补充剂(菊粉、低聚果糖、抗性玉米糊精、瓜尔豆胶、亚麻籽粘液、海藻酸盐粉、葡甘露聚糖和黄原胶)的个体至少12周后， 与对照干预措施相比 ，体重减轻和代谢功能改善显著更高(可消化的碳水化合物)，支持补充分离纤维在控制肥胖中的作用。

然而，体重的减少相对适度(平均差-1.25公斤)，表明单独分离的可溶性纤维可能无法实现实质性的体重减轻。

!

补充膳食纤维需要和个体特征相匹配

使用基于膳食纤维的策略相关挑战在于需要什么剂量才能产生有益效果以及个人对这些剂量的反应如何？

通常，小鼠和大鼠模型中使用的剂量转化为人类每日摄入量>100 g ，这可能会导致严重的副作用。事实上，一项对18名参与者进行的纵向、随机交叉研究表明，补充30克菊粉会增加促炎细胞因子(如IL-6和TGFβ)以及肝酶的水平。

另一项结合使用人体组织样本、人体结肠活检离体培养和细胞培养模型的研究表明，饮食中的β-果聚糖可引发人体巨噬细胞和患有活动性肠道炎症的炎症性肠病患者的活检样本中的促炎症反应。研究人员推测，在缺乏发酵纤维(如β-果聚糖)所需的特定微生物类群(如罗氏菌属和普氏粪杆菌)的个体中，这些未发酵的纤维可能会在胃肠道中诱发炎症反应。

这些研究强调了基于将特定纤维混合物与宿主现有微生物功能特征相匹配的个性化饮食疗法的必要性。

▼
将纤维与健康相关微生物群结合

了解膳食纤维如何沿着胃肠道表现并与人体肠道微生物群相互作用后，可以根据纤维独特的理化特性、对肠道微生物群的影响以及对饱腹感、血糖、血脂或炎症反应的影响来合理选择纤维。

✦ 根据对肠道微生物群的影响等选择合适的纤维

一个商业化的例子是PolyGlycopleX，它是海藻酸钠、魔芋胶和黄原胶的混合物，协同相互作用形成高粘性和凝胶形成的多糖复合物，先前已证明可以促进饱腹感并降低总胆固醇水平。

注：人们可以推测，将PolyGlycopleX与有利于丙酸产生的可发酵纤维混合物配对可能会增强临床反应，因为人类补充丙酸已被证明对饱腹感和胆固醇代谢有良好的影响。

39名患有高心脏代谢疾病风险的成年人服用含有七种可发酵纤维的专有混合物，可以改善葡萄糖和胆固醇代谢的替代标志物，并显著调节肠道微生物群的组成和功能特征。

快速(菊粉)和缓慢(抗性淀粉)发酵纤维的混合物，旨在将乙酸盐的产生扩展到远端结肠，也被证明可以在健康个体的餐后促进能量消耗并减弱血糖反应，但有趣的是，它并没有患有糖尿病前期的个体。

这些结果强调了微生物发酵能力的改变以及正常体重个体和肥胖或代谢功能障碍个体之间短链脂肪酸代谢的差异会影响对纤维补充剂的反应。

✦ 纤维引起的微生物变化会影响代谢、信号传导

虽然纤维混合物是一种新兴方法，可以部分克服对纤维补充的个性化反应，但仍需要精心设计的临床前和临床研究来开发和确定此类纤维混合物单独以及与治疗肥胖症和代谢综合征的护理标准相结合的功效。

对14名成年人进行的受控饮食研究中使用特定的纤维组合，证明不同的纤维组合在微生物功能基因表达和生长中引发了共同的和纤维特异性的反应。

例如，豌豆纤维和菊粉或豌豆纤维、菊粉、橙纤维和大麦麸的组合都促进了多种拟杆菌的生长，并增加了阿拉伯低聚糖和低聚木糖利用的途径。

此外，纤维诱导的特定微生物基因的变化可能与宿主葡萄糖代谢、钙调神经磷酸酶和AKT信号传导、细胞凋亡、激肽释放酶-激肽蛋白酶和免疫过程的变化相关。

尽管体外研究进一步证明了离散纤维结构能够操纵肠道微生物组的潜力，但仍需要在人体中进行额外的随机对照试验来确认纤维补充剂的生理效应。

▼
协同合生元或粪菌移植

膳食纤维和健康相关细菌基因组之间的联系表明，活体微生物的施用，无论是益生菌、活体生物治疗药物还是粪菌移植，都可能与选择性发酵的膳食纤维相互作用。

与将益生菌和益生元结合在一起的互补合生元不同，这种精确配对是协同合生元开发的基础，其中精确开发底物以供共同施用的活微生物选择性利用，从而为宿主带来健康益处。

✦ 膳食纤维协同合生元改善代谢和肥胖

一些早期的临床前和临床研究结果表明，协同合生元可能并不总是可预测地相互作用以促进健康。例如，根据三氯蔗糖与乳果糖的比率估计，在94名肥胖个体中补充益生元低聚半乳糖、益生菌青春双歧杆菌或协同合生元已被证明可以类似地增强肠道屏障完整性。

然而，根据系统评价和荟萃分析的报告，合生元补充剂，或益生元(或多种益生元)和益生菌(或多种益生菌)的一般配对，已显示出减轻体重和纠正肥胖代谢失调的希望。

一个例子是Pendulum Glucose Control，它是菊粉、低聚果糖、嗜黏蛋白阿克曼菌(Akkermansia muciniphila)、拜氏梭菌、丁酸梭菌和婴儿双歧杆菌专有混合物，已被证明可以改善2型糖尿病患者的葡萄糖代谢，这些患者单独通过饮食和运动治疗。

✦ 膳食纤维的摄入与粪菌移植的效果会相互影响

整个粪便微生物群落的管理可能会进一步受益于精确膳食纤维的共同管理，这些纤维支持群落内与健康相关的成员或调节防止微生物植入的环境限制。

在一项研究中，粪菌移植与不可获取的微晶纤维素 (n=17) 配对，但不是可发酵纤维混合物(n=17)(抗性麦芽糖糊精、IV型抗性淀粉和阿拉伯胶)，改善了接受者中肥胖和代谢综合征患者的胰岛素敏感性。

微晶纤维素是一种食品添加剂，也常用作药物包衣材料。它是一种水溶性纤维素衍生物，具有优异的增稠、乳化、稳定等功能。在食品工业中，微晶纤维素常用于调制冰淇淋、奶油、果冻等产品；在药物制剂中，微晶纤维素常用作控释药物的包衣剂。

补充微晶纤维素有助于增加群落丰富度以及几种与健康相关的类群的植入或富集，例如Akkermansia、Christensenellaceae和Phascolarctobacter，这可能是通过将结肠环境转向更有利的条件，例如减少肠道炎症。

捐赠者在获得粪便之前的饮食会进一步影响粪菌移植的功效。例如，与遵循地中海减肥(n=16)或健康饮食指南(n=19)饮食后接受自体粪菌移植胶囊的个体相比，含有绿茶和较高膳食纤维的地中海饮食在粪菌移植后8个月可减弱体重增加。

总体而言，将益生菌、活生物治疗和粪菌移植疗法与具有离散结构的新型纯化的膳食纤维相结合，将有助于开发创新的营养保健品和药物疗法，通过平衡失调的肠道微生物群来针对代谢综合征的病理生理学。

主要参考文献

Deehan EC, Mocanu V, Madsen KL. Effects of dietary fibre on metabolic health and obesity. Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 2024 Feb 7.

Lin D, Peters BA, Friedlander C, Freiman HJ, Goedert JJ, Sinha R, Miller G, Bernstein MA, Hayes RB, Ahn J. Association of dietary fibre intake and gut microbiota in adults. Br J Nutr. 2018 Nov;120(9):1014-1022.

Ricardo-Silgado ML, McRae A, Acosta A. Role of Enteroendocrine Hormones in Appetite and Glycemia. Obes Med. 2021 May;23:100332.

Crooks B, Stamataki NS, McLaughlin JT. Appetite, the enteroendocrine system, gastrointestinal disease and obesity. Proc Nutr Soc. 2021 Feb;80(1):50-58.

Brown SSG, Westwater ML, Seidlitz J, Ziauddeen H, Fletcher PC. Hypothalamic volume is associated with body mass index. Neuroimage Clin. 2023;39:103478.

She Y, Mangat R, Tsai S, Proctor SD, Richard C. Corrigendum: The interplay of obesity, dyslipidemia and immune dysfunction: a brief overview on pathophysiology, animal models, and nutritional modulation. Front Nutr. 2023 Oct 11;10:1304102.

Gill SK, Rossi M, Bajka B, Whelan K. Dietary fibre in gastrointestinal health and disease. Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 2021 Feb;18(2):101-116.

Mah E, Liska DJ, Goltz S, Chu Y. The effect of extracted and isolated fibers on appetite and energy intake: A comprehensive review of human intervention studies. Appetite. 2023 Jan 1;180:106340.

体重管理的微观关键：脂肪组织、肠道菌群与肥胖的关联

谷禾健康

如今，全球约有 26 亿人（约占世界人口的 40%）受到超重或肥胖的影响。除非采取果断的行动来遏制这一日益严重的流行病，否则预计到 2035 年，将有超过 40 亿人，也就说世界人口的一半受到超重或肥胖的影响（世界肥胖联合会的研究统计）。

超重和肥胖的特点是能量摄入超过能量消耗时产生过多的脂肪量积累。控制能量消耗的一种可能的方法是调节白色脂肪组织（WAT）和/或棕色脂肪组织（BAT）中的生热途径。

脂肪组织分为白色、棕色和米色，在体内能量储存、产热和新陈代谢中具有不同的作用。环境因素极大地影响能量代谢，其中饮食、运动和睡眠是主要影响因素。

在能够影响宿主代谢和能量平衡的不同环境因素中，肠道微生物群现在被认为是关键因素。肠道细菌参与肠道和脂肪组织之间的双向通讯，影响能量代谢、营养吸收、食欲和脂肪组织功能。

开创性研究表明，缺乏肠道微生物（即无菌小鼠）或肠道微生物群耗尽（即使用抗生素）的小鼠产生的脂肪组织较少，许多研究调查了肠道细菌之间存在的复杂相互作用，其中一些它们的膜成分（即脂多糖）及其代谢物（即短链脂肪酸、内源性大麻素、胆汁酸、芳基烃受体配体和色氨酸衍生物）以及它们对 WAT 褐变和/或米色脂肪的贡献以及 BAT 活动的变化。

肥胖与多种不良健康后果相关，包括代谢紊乱，如 2 型糖尿病、心血管疾病和某些类型的癌症。因此，迫切需要新的治疗策略来解决日益流行的肥胖及其相关的健康问题。

一种有前途的方法是调节白色脂肪组织（WAT）和棕色脂肪组织（BAT）中的生热途径，这可以帮助控制能量消耗并有助于减肥（下图）。此外，肠道微生物群已成为调节宿主代谢和能量平衡的关键角色，通过有针对性的方法对其进行调节可能有望治疗超重和肥胖。

Cani PD, et al., Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 2023

除了储存脂质（白色和米色脂肪组织）和产生热量（米色和棕色脂肪组织）外，人体脂肪组织还通过产生脂肪因子参与各种代谢功能。

本文我们一起来了解关于白色、棕色、米色脂肪组织的一般生理学，人类和小鼠之间的区别，同时也了解一下肠道菌群及其不同代谢物，它们的受体和信号通路如何调节脂肪组织的发育及其代谢能力，通过呈现具体的关键示例，深入阐述了肠道微生物群和脂肪组织代谢之间的复杂机制，同时也展示了从实验室转向临床的主要挑战与前景。

01
肥胖和脂肪

肥胖人数翻倍

自1975 年以来，全球肥胖人数几乎增加了两倍，目前有超过 6.5 亿人的体重指数 (BMI) ≥30 kg/m²被归类为肥胖。

肥胖相关合并症

由于肥胖与其合并症（包括 2 型糖尿病、心脏病、中风以及罹患多种癌症的风险增加）之间的密切关联，肥胖每年导致全球超过 470 万人过早死亡。因此，开发新的疗法至关重要，不仅可以减少体重过度增加，还可以限制体内脂肪过多的人患病的风险。

肥胖是如何形成的？

肥胖是由于长时间的正热量摄入而产生的，其中能量摄入超过能量消耗，过量的营养物质以甘油三酯 (TG) 的形式积聚在白色脂肪组织 (WAT) 内。

什么是白色脂肪组织？它有什么作用？

白色脂肪组织最初被认为是一种不良的结缔组织，但越来越清楚的是，白色脂肪组织发挥着广泛的重要生物功能，而且缺乏 WAT 与脂肪量过多一样对代谢健康有害。

因此，如今脂肪组织被认为是一个中央代谢器官，通过营养物质交换和脂肪源性激素和细胞因子的分泌（统称为脂肪因子）密切参与能量代谢的系统调节。

Hagberg CE, et al., Nat Rev Mol Cell Biol. 2023

人体脂肪组织大致可分为：

• 皮下脂肪组织（SAT）
• 内脏脂肪组织（VAT）
• 棕色脂肪组织（BAT）

BAT 主要在瘦人的颈部、锁骨上、椎旁和肾周区域。此外，瘦人还含有乳房（粉红色）脂肪组织、骨髓脂肪组织和真皮白色脂肪组织（WAT），后者在解剖学上与 SAT 是分开的。

在肥胖个体中，脂质开始异位累积在肝脏和肌肉等器官中，并且在更大程度上累积在VAT库中，包括网膜、纵隔、腹膜后、网膜和肠系膜库。脂肪也开始在血管周围积聚为血管周围脂肪组织 (PVAT) 和心脏周围的心包位置。

临床上可以根据病史、血液检查和人体测量指标以及异位脂肪堆积和不良脂肪细胞特征的成像来预测与肥胖相关的病理。

BMI，身体质量指数；DXA，双能X射线吸收测定法；MDCT，多探测器计算机断层扫描；MRI、磁共振成像；MRS、磁共振波谱；WHR，腰臀比。

脂肪组织的复杂性与功能多样性

脂肪组织远非均匀的能量储存室。相反，它体现了一个由不同细胞类型组成的动态生态系统，这些细胞类型的相互作用决定了其生理和病理作用。这些细胞群（包括脂肪细胞、巨噬细胞、T 细胞、成纤维细胞、内皮细胞、脂肪干细胞和祖细胞、中性粒细胞和 B 细胞）之间的相互作用形成一个高度整合的网络，协调脂肪组织功能和体内平衡。

每个脂肪库都显示出其独特的功能模式、细胞组成和疾病倾向，以及脂肪细胞类型的变化。

肥胖白色脂肪组织的特征

Hagberg CE, et al., Nat Rev Mol Cell Biol. 2023

例如，人类皮下脂肪组织（SAT）主要由白色单房（含有单个脂肪滴）脂肪细胞以及基质血管细胞组成，而血管周围脂肪垫通常包括多房（含有多个较小的脂肪滴）生热米色/brite脂肪细胞和乳腺脂肪组织含有粉红色脂肪细胞，有利于哺乳。

尽管这些特殊的脂肪细胞亚型对其各自的组织功能非常重要，但成人中的大多数人类脂肪细胞驻留在 WAT 中并发挥能量储存的作用。

脂肪细胞功能与代谢疾病

重要的是，这些也是与人类肥胖引起的病理学关系最密切的脂肪细胞。由于人类和啮齿动物脂肪库之间的解剖学、生理学和病理学特征存在巨大差异，当前的本文将主要关注人体研究的证据，旨在阐明哪些脂肪细胞功能已得到充分证实，以及哪些方面需要更多研究。

全基因组关联研究和转录分析的结果相结合，证实了脂肪细胞和 WAT 分布对于肥胖期间维持代谢健康的关键作用，并强调脂肪细胞功能障碍的发展是导致代谢疾病的第一步。这包括脂肪组织在胰岛素抵抗和 2 型糖尿病发展中的既定作用，这在上面进行了简要讨论，我们建议读者阅读一些近期的优秀评论，以进行更深入的分析。

Hagberg CE, et al., Nat Rev Mol Cell Biol. 2023

体重增加和肥胖与罹患各种慢性、身体和精神疾病的风险增加有关，其中描述了其中一些疾病。

肥胖和脂肪细胞功能障碍对心血管疾病、癌症和生殖的影响。

心血管：血管周围脂肪细胞功能障碍改变脂肪因子和促炎细胞因子的分泌，从而促进血管收缩、平滑肌细胞增殖和内皮细胞渗漏，加剧动脉粥样硬化中发现的许多病理变化，从而增加发生症状性心血管疾病的风险疾病。

癌症：癌细胞与癌症相关脂肪细胞合作，促进邻近脂肪细胞释放游离脂肪酸 (FFA)，促进癌细胞增殖和迁移。此外，脂肪细胞通过释放细胞因子、细胞外基质（ECM）蛋白和激素来促进癌症生长。癌症相关脂肪组织也与治疗抵抗有关。脂肪细胞以及相关的纤维 ECM 会阻碍癌症药物的输送。肥胖者的脂肪组织还具有慢性低度炎症和氧化应激增加的特征。

生殖：功能失调的白色脂肪组织改变脂肪因子分泌可直接损害生殖器官功能，并导致多囊卵巢综合征（PCOS）和生育能力下降。肥胖还会增加患妊娠糖尿病的风险。

IL-6、白介素-6；PAI1，纤溶酶原激活剂抑制剂1；TNF，肿瘤坏死因子。

02
脂肪组织类型

长期以来，脂肪组织只是以脂肪形式被动储存多余能量的场所。然而，研究表明，它是一个活跃、动态的内分泌器官，能分泌激素，在调节体内新陈代谢和其他生理过程中发挥着至关重要的作用。

人体内的脂肪组织可以根据其位置（皮下和内脏）或根据其形态（WAT或BAT）来划分，每个脂肪库都有其独特的生理和代谢特征。

脂肪因子有什么用？

脂肪因子可以局部作用（自分泌、旁分泌）或分泌到血流中，对远处的器官和组织发挥作用（内分泌）。

脂肪因子在调节体内各种生理过程中发挥着至关重要的作用，包括能量代谢、胰岛素敏感性、食欲调节、脂质代谢、生殖以及免疫和心血管功能。

在肥胖和代谢紊乱中经常观察到的脂肪因子失调会导致多种慢性疾病的发生，包括胰岛素抵抗、炎症相关疾病、心血管疾病和癌症。

脂肪因子在不同的脂肪室中差异表达

例如，与皮下脂肪组织（SAT）相比，内脏脂肪组织（VAT）中的vistatin、网膜素(omentin)、chemerin、BMP2、BMP3和RBP4更高，SAT中的脂联素、瘦素、抵抗素、脂素(adipsin)和颗粒蛋白前体(progranulin)更高。

多种细胞分泌600+ 脂肪因子

脂肪因子可由成熟脂肪细胞以及基质血管细胞（包括脂肪细胞前体细胞、内皮细胞、巨噬细胞、泡沫细胞、中性粒细胞、淋巴细胞、成纤维细胞等）分泌。已鉴定出超过 600 种潜在的分泌蛋白从脂肪组织中分泌。

脂肪细胞表达的脂肪因子的选择、它们的关键生物学作用以及表达水平随肥胖的变化如表所示。为了更深入地回顾脂肪因子（包括非脂肪细胞表达的脂肪因子）及其在健康和病理学中的作用。

Hagberg CE, et al., Nat Rev Mol Cell Biol. 2023

皮下脂肪扩张限制，可能导致异位脂肪沉积，与肥胖病变相关

有人提出，当皮下脂肪组织（SAT）扩张受损时，特别是当增生受到限制时，会导致肝脏和骨骼肌中异位脂肪沉积，从而导致肥胖相关疾病的发病机制。

持续的代谢改变可能会导致脂肪组织从健康变为功能失调，从而产生系统性后果。

人体皮下脂肪的增加，对新陈代谢具有中性或有益的影响

人们越来越认识到皮下脂肪可能对新陈代谢具有保护作用。与此相一致的是，人体试验表明，皮下 WAT 的大容量吸脂术提供的代谢优势极小甚至没有。

来自小鼠模型的证据进一步表明，将皮下 WAT 移植到受体小鼠的内脏腔中会导致体重、总脂肪量、葡萄糖和胰岛素水平下降，并提高胰岛素敏感性，而移植的内脏脂肪则没有效果。这些数据表明皮下脂肪本质上不同于内脏脂肪。

不同类型的脂肪组织和脂肪细胞

Cani PD, et al., Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 2023

白色脂肪组织包含单房白色脂肪细胞，其特征在于单个大脂滴和少量线粒体。

棕色脂肪组织由具有小多房脂滴和高线粒体密度的棕色脂肪细胞组成。

白色脂肪细胞在特定刺激下（例如寒冷暴露）可以呈现棕色样特征，这一过程称为白色脂肪组织米色化。

▼
白色脂肪

皮下脂肪组织是体内最丰富的脂肪组织类型，是身体里存放多余能量的地方，以甘油三酯的形式。

白色脂肪组织WAT 由脂肪细胞组成，脂肪细胞是一种特殊细胞，可以根据身体的能量需求储存和释放脂质。除脂肪细胞外，WAT 还含有基质细胞、免疫细胞和细胞外基质成分。

这种白色脂肪组织主要位于两个地方

• 一个是皮下，就是在皮肤下面的脂肪层
• 一个是内脏脂肪，包围着我们的内脏器官

皮下的脂肪组织比较活跃，而包围内脏的脂肪组织跟身体的一些代谢问题，比如胰岛素抵抗有更直接的联系。

人类和啮齿动物不同类型的脂肪组织

Cani PD, et al., Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 2023

与人类一样，小鼠的脂肪组织由多个储存库组成。皮下白色脂肪组织 (WAT) 遍布全身皮肤下，而内脏 WAT 则包裹着腹部的器官。

然而，人类有两个主要的皮下脂肪库位于腹部和臀股区域，而小鼠的两个主要皮下脂肪垫位于前面和后面。在成年人中，大多数产热米色脂肪组织 (BAT) 库位于颈部的锁骨上区域。相比之下，肩胛间库是小鼠中最主要的 BAT。

值得注意的是，与成年人相比，BAT 在成年小鼠中更为明显和可见。性腺 WAT 库位于卵巢和睾丸附近，在研究中经常用作内脏 WAT 的代表。

在这些脂肪组织类别（VAT 和皮下 WAT）中，有多种储存亚型。内脏脂肪组织VAT包括位于胃肠道的心外膜脂肪组织、肾周脂肪组织、腹膜后脂肪组织和肠系膜脂肪组织。

这些库具有不同的解剖位置、细胞特征、代谢功能和健康影响

例如，肾脏周围的脂肪组织主要充当缓冲垫和隔热体。它还通过分泌脂肪因子和促炎细胞因子影响肾功能和血压调节。

另一方面，肠系膜脂肪组织在肠道免疫、屏障功能和营养吸收方面发挥作用。它还通过与肠道神经系统和肠道微生物群相互作用来调节肠道蠕动、分泌和激素释放。

人体中的 WAT 库及其与代谢病理学的关系

皮下脂肪组织(SAT)是储存多余脂肪的首选部位，这一过程有助于保护个体免受代谢疾病的影响，在肥胖症中也是如此。

SAT扩张保护代谢，超量则引发异位脂质沉积与疾病

代谢健康的一个主要决定因素是 SAT 安全扩展以响应能量需求和储存多余脂肪的能力。SAT 减少，如发生在脂肪营养不良综合征（全身或部分缺乏脂肪组织）中，由于缓冲过量脂质的能力下降，导致心脏代谢风险增加。

相反，当肥胖期间超过 SAT 储存容量时，游离脂肪酸 (FFA) 就会在 VAT 和异位位点积聚。

异位脂质沉积——代谢疾病的独立危险因素

异位部位包括组织驻留脂肪细胞（例如，心外膜和胰腺脂肪组织）、循环和非脂肪细胞（例如，骨骼肌和肝细胞中的脂质积累）。这些部位的脂质积累会引发脂毒性，导致葡萄糖代谢异常、全身胰岛素抵抗和炎症。因此，异位脂质沉积（VAT 扩张是其标志）是肥胖相关心血管和代谢疾病的独立危险因素。

WAT 库在储存和释放脂肪酸以及产生脂肪因子的能力方面彼此不同。此外，它们的细胞特征也因区域分布而异，包括细胞组成、神经支配、代谢、血管化、细胞外基质（ECM）组成和分泌因子的库差异。

身体脂肪的位置和数量，在确定疾病风险中发挥着重要作用

上半身的脂肪堆积（即 VAT，但在某种程度上，腹部 SAT）会增加患糖尿病、高血压、动脉粥样硬化、血脂异常和癌症的风险，而外周或下半身脂肪（臀部皮下和股骨）可能会代谢保护。

这些差异是如何产生的？

储存库之间的差异可能是由于微环境造成的，例如独特的神经支配和血管方面（例如，内脏脂肪的静脉引流排空到门静脉循环中，并使肝脏沐浴在脂肪代谢和脂肪因子的副产物中），和/或由于细胞内在差异。

储存差异也可能是由于前脂肪细胞表型的不同造成的，因为WAT可以通过前脂肪细胞分化成新的脂肪细胞（增生）或通过预先存在的脂肪细胞增大（肥大）来扩张。与此相一致的是，前脂肪细胞的基因特征和分化潜力已被证明在不同的脂肪库之间存在差异，即使在相同条件下分离和长期培养后，这种情况仍然保持不变，表明脂肪细胞特征的强表观遗传调节。

不同仓库之间 WAT 的相对分布由多种因素决定，包括性别、遗传、年龄、疾病状态、食物摄入量以及对药物和激素的反应。

性别：女性更容易肥胖？

女性的肥胖率通常高于男性，并且在外围（雌性脂肪分布）储存脂肪的效率比在中央（机器人脂肪分布）储存脂肪的效率更高。男性往往有更多的肝内脂肪积累，这与男性比女性更高的胰岛素抵抗有关。

然而，这种情况在女性绝经后发生了变化，脂肪储存变得更加集中，代谢风险变得与男性相似。性激素对脂肪生成的影响不同，睾酮会损害脂肪生成，雌激素会刺激前脂肪细胞，孕激素会刺激分化，这也许与许多女性孕育生产后更容易肥胖有关系。

遗传和环境因素也会影响脂肪分布

不同种族之间的内脏脂肪分布存在差异，南亚人比欧洲人后裔有更多的中心性肥胖，白人比非裔美国人和西班牙人有更多的内脏脂肪，我国北方人群比南方有更多的皮下脂肪。

年龄与腹部脂肪的优先增加以及下半身 SAT 的减少有关

随着年龄的增长，心脏、肝脏和骨骼肌等异位部位的脂肪沉积会增加，从而增加胰岛素抵抗和心血管疾病的风险。

总而言之，尽管仍然很难控制储存间脂肪的相对分布，但很明显，VAT 中甘油三脂储存量的增加是异位脂质沉积的替代标志，因此与代谢疾病密切相关，而 SAT 积累是中性的或者甚至可以对全身健康和新陈代谢产生一些有益的影响。

功能失调的 WAT 的特征

WAT 是一个高度动态的组织。在肥胖期间，WAT 的几个形态特征发生显着改变，包括脂肪细胞大小、组织炎症、血管化和细胞外基质组成。这些形态学变化与病理学密切相关，是 WAT 功能障碍的重要组织水平标志物。

★ 脂肪细胞大小和数量

在体重增加期间，脂肪组织需要储存更多的能量，这通常表现为甘油三酯的形式。脂肪细胞可以通过两种方式来适应这种增加的能量储存需求：

• 肥大（Hypertrophy）：现有的脂肪细胞体积增大，因为它们储存了更多脂肪（甘油三酯）
• 增生（Hyperplasia）：脂肪组织中新的脂肪细胞的数量增加。

这两种机制都是人体调节能量储备和脂肪组织大小的方式。

脂肪细胞——先肥大，后增生？

在某些情况下，脂肪细胞可能首先通过肥大来适应增加的脂肪存储需求，但当它们达到一定的容量限制时，脂肪组织会通过增生来进一步扩张。这个过程是复杂的，并且受到多种因素的调节，包括遗传、饮食、生活方式和激素等。

早期长胖时，脂肪细胞大小随 BMI 线性增加

研究表明，人类早期体重增加主要是通过脂肪细胞大小的增长来实现的，而病态（极度）肥胖则进一步与增生性组织扩张相关。

一项对超过 89 项比较人类脂肪细胞大小的研究进行的荟萃分析表明，脂肪细胞大小随 BMI 线性增加。

脂肪细胞大小的增加——代谢功能障碍最一致的标志之一

脂肪细胞肥大与代谢和心血管疾病密切相关，肥大而不是肥胖本身是 2 型糖尿病的强有力预测因子。这种对病理学的贡献在内脏脂肪中尤其明显。

在严重肥胖的女性中，内脏脂肪组织(VAT)肥大与胰岛素抵抗和高血压相关，而皮下脂肪组织 (SAT)细胞大小仅与高血压相关。

脂肪细胞大小与代谢疾病之间的关系

其他研究证实了内脏脂肪细胞大小与代谢功能障碍之间的关系，包括胰岛素抵抗、糖化血红蛋白和血脂异常。

增加小脂肪细胞数量（通过促进脂肪生成和增生）的治疗可显著改善 2 型糖尿病患者的代谢功能。

大脂肪细胞会分泌更多炎症因子，包括IL-6、IL-8、MCP1、瘦素，这与多种炎症相关疾病的发生有关，比如糖尿病和心血管疾病。

此外，大脂肪细胞在胰岛素刺激下的葡萄糖摄取能力也受到损害。这种损害包括GLUT4到细胞膜的运输缺陷。

注：GLUT4是胰岛素依赖型葡萄糖转运蛋白，负责将血液中的葡萄糖转运进细胞，供细胞使用。在大脂肪细胞中，GLUT4功能受损会导致葡萄糖摄取减少，这是糖尿病发病机制的一部分。

★ 慢性低度炎症

肥胖的特点是脂肪组织中存在慢性低度炎症。脂肪细胞本身可以分泌促炎分子，这种分子在患有肥大性 WAT 的肥胖个体中会增加，导致免疫细胞的募集和激活，从而进一步放大炎症。这种慢性炎症会导致胰岛素抵抗、心血管疾病和其他合并症。

例如，在啮齿类动物中，肿瘤坏死因子 (TNF) 的分泌可以直接降低脂肪细胞的胰岛素敏感性。

为什么在肥胖小鼠中“王冠状结构”较为常见，而在人类中不太常见？

“王冠状结构”（crown-like structures），是由巨噬细胞和其他免疫细胞形成的环状聚集体，它们环绕在濒临死亡的脂肪细胞周围，试图吞噬这些细胞的脂质，以防止这些脂质渗漏到血液循环中去。

• 在肥胖状态下，小鼠性腺周围脂肪组织内的巨噬细胞数量可占到所有细胞50%以上。
• 在人体的白色脂肪组织中，巨噬细胞的比例通常较低，大约在10-20%之间。

肥胖相关胰岛素抵抗与脂肪组织炎症无关？有关？

新出现的数据还表明，肥胖患者的胰岛素抵抗与脂肪组织炎症无关。这可能强调了通过针对 WAT 炎症来治疗代谢疾病的临床策略的失败，这在一定程度上削弱了脂肪组织炎症作为引发人类肥胖诱发代谢疾病的致病因素的观点。

然而，最近的研究表明，针对某些炎症介质如MCP1的信号传导途径在治疗糖尿病患者中显示出了一些积极的效果。这说明完全排除炎症作为改善白色脂肪组织功能障碍的治疗目标可能还为时过早。

同时也应该认识到，WAT炎症在一定程度上具有生理上的组织调节作用。虽然这一点在小鼠身上的证据更为充分，但在人类中也有例证，比如健康的网膜和肠系膜脂肪组织内的驻留巨噬细胞，很可能有助于肠道的免疫防御。

总结来说，尽管在肥胖和代谢疾病中脂肪组织炎症的角色可能没有之前想象的那么直接或者重要，但炎症和免疫反应在这一过程中仍然扮演着一定的角色，并且可能是未来治疗策略的一个潜在目标。同时，脂肪组织中的炎症反应也具有生理上的正面作用，这一点在治疗策略的设计中需要考虑。

★ 血管生成和血管化

在瘦状态下，人体脂肪组织血管化良好，每个脂肪细胞都与至少一个毛细血管微血管相邻。脂肪组织的扩张需要同时从现有血管形成新血管（血管生成），以便为扩张的组织提供营养和氧气。

早期体重增加是通过增加血管生成生长因子的分泌和血管萌芽来进行的。然而，随着固有脂肪细胞增大，微血管之间的距离增大，组织的血管密度逐渐减小。

此外，增大的脂肪细胞会减少促血管生成因子，例如血管内皮生长因子A(VEGFA)的分泌，进一步减少氧扩散并导致肥胖期间组织的相对氧压降低。这导致肥胖 WAT (白色脂肪组织）血管生成潜力降低、毛细血管密度降低（毛细血管稀疏）甚至血管退化。

此外，WAT 氧合减少会激活缺氧诱导因子 1A (HIF1A) 和下游缺氧反应通路（例如 NF-κB 通路），并促进促炎因子和纤维化胶原蛋白的分泌。因此，脂肪组织炎症可以被视为组织低氧环境的症状表现，这可能解释了为什么仅针对促炎细胞因子信号传导不足以改善整个组织功能和代谢健康。除了增加炎症外，组织缺氧的增加还会激活肥胖者脂肪组织的促纤维化硬化。

★ 脂肪细胞外基质（ECM）改变

所有脂肪细胞都被一个丰富的三维细胞外基质（ECM）网络所包围，这个网络为脂肪细胞提供了机械支持，帮助保持脂肪组织的结构，并且在细胞信号传递中起着重要作用。

细胞外基质的作用与结构

在人类的脂肪组织中，细胞外基质网络主要由多种类型的胶原蛋白构成，尤其是COLI-VII，此外还有层粘连蛋白、纤连蛋白、透明质酸、弹性蛋白和糖胺聚糖等成分，这些都是由脂肪细胞和组织基质细胞所产生的。

在健康的脂肪组织中，细胞外基质会经历一个连续的重塑过程，这个过程中合成和降解细胞外基质的成分，以便适应脂肪量的变化、细胞信号的传递以及组织血管化的需要。

肥胖对脂肪组织重塑的影响

然而，在肥胖症状态下，细胞外基质的这种重塑能力受到损害，导致某些细胞周围的细胞外基质胶原蛋白过度积累，最终可能导致脂肪组织的纤维化。其中包括胶原蛋白6（COL6），在小鼠研究中可以限制脂肪细胞扩张，这种限制作用可能直接导致在体重增加期间脂肪组织的功能障碍。

具有高水平脂肪 ECM 的肥胖受试者同样被证明在减肥手术后体重减轻减少。除了 ECM 重塑减少之外，肥胖还与 WAT 中 ECM 成分之间较高水平的交联有关，这会增加组织硬度。较高的 WAT 硬度与胰岛素抵抗、葡萄糖代谢受损和炎症增加有关，可能是因为它阻止了必要的组织重塑。

肥胖相关的细胞外基质异常及其后果

值得注意的是，ECM 交联程度和组织硬度可能比 ECM 积累水平更能决定 WAT 功能障碍。好几项研究发现发现代谢不健康的肥胖受试者与瘦受试者相比，脂肪组织 ECM 沉积的总体水平降低，并且某些 ECM 成分（如 COL1 和纤连蛋白）的表达降低，而组织僵硬和相关转录本肥胖人群中增加。

这在一定程度上可以通过分泌基质金属肽酶 (MMP) 和其他促进肥胖症 ECM 降解的酶的免疫细胞来解释，促进免疫细胞侵入 WAT，同时通过降解限制性 ECM 促进脂肪细胞扩张。这一假设仍有待彻底检验，但可以解释为什么 WAT 形态学的许多病理变化（肥大、炎症、ECM 重塑）经常同时发生。这些病理性 ECM 变化的主要上游引发因素和驱动因素被认为是脂肪组织氧合作用的减少。缺氧还直接加剧炎症，进一步加速 ECM 变化和 WAT 纤维化的发展。

总之，脂肪组织中细胞外基质变化会导致脂肪细胞功能失调、胰岛素敏感性受损、慢性炎症和其他与肥胖相关合并症相关的代谢异常。

▼
棕色脂肪（BAT）

棕色脂肪组织（Brown Adipose Tissue, BAT）含量低于白色脂肪组织，主要位于身体的锁骨上和肩胛间区域，并且其分布在个体之间差异很大。它由多房脂肪细胞组成，其中含有大量具有中央核和线粒体的细胞质脂滴，赋予它们特有的棕色。

注：多房脂肪细胞（multilocular adipocytes）是指那些含有多个脂质滴的脂肪细胞，通常与棕色脂肪组织中的细胞相关。这些细胞与单房脂肪细胞（unilocular adipocytes）不同，后者是指含有单一大脂质滴的白色脂肪组织（WAT）中的细胞。

这种特殊类型的脂肪组织负责通过称为非颤抖产热的过程燃烧储存的脂质来产生热量。这一过程是通过解偶联蛋白 1 (UCP1) 的高表达来实现的，UCP1是一种线粒体内膜蛋白，负责呼吸和产热活动的解偶联。BAT 的代谢活性比 WAT 更高，并且已被证明在调节能量稳态和葡萄糖代谢方面具有作用。

此外，还在小鼠的 WAT 库和肌束之间发现了可诱导的非表达 MYF5 的棕色脂肪细胞祖细胞。

2023 年，两篇补充论文证明，来自不同人类脂肪库（包括 BAT 和 WAT）的脂肪祖细胞具有相似的转录组，表明有一个共同的祖细胞。这些祖细胞分化为两种主要细胞命运之一：脂肪形成细胞或多能细胞，称为结构性WNT调节脂肪组织驻留（SWAT）细胞，提供了终生维持的祖细胞池。研究人员认为，这两种细胞命运（分化的脂肪细胞和未分化的多能祖细胞）之间的微妙平衡可能是脂肪组织组成和功能的决定因素。

▼
米色脂肪

米色脂肪组织（有时称为浅色脂肪组织）是一种介于 WAT 和 BAT 之间的脂肪组织。米色脂肪组织存在于一些 WAT 库中，具有 BAT 的形态和功能特征，例如燃烧储存的脂质和产生热量的能力。

脂肪组织内可以诱导生热作用来调节能量稳态并对抗肥胖的发展，这引起了人们对鉴定所谓的褐变剂（即可以增加 UCP1 数量或活性的条件或试剂）的高度兴趣。

尽管动物（小鼠和大鼠）研究取得了有希望的结果，表明米色脂肪细胞可以响应各种刺激（包括寒冷暴露、运动和某些药物制剂）而被诱导，但其病理生理学相关性仍不清楚，因为与米色褐变相关的生热能力与经典 BAT 相比，它可能仅具有次要的生理重要性。

03
肥胖脂肪细胞的功能缺陷

虽然上面列出的 WAT 功能障碍的标志已得到充分证实，并且易于在人类 WAT 活检中测量，但与肥胖相关的功能变化仍然不太清楚。

▼
信号敏感性降低

从功能上讲，肥大脂肪细胞的早期变化之一是对生理胰岛素信号产生抵抗，同时对许多其他外源信号的反应性降低，如肾上腺素能刺激和有益代谢调节因子成纤维细胞生长因子21（FGF21）的信号传导。这对脂肪细胞功能具有广泛的影响，最值得注意的是脂肪细胞通过脂解释放脂肪酸的失调。

肥胖→胰岛素不能正常限制脂肪分解→脂质渗漏

在健康的餐后状态下，胰岛素有效地限制基础脂肪分解和激素诱导的脂肪分解。两餐之间，儿茶酚胺会诱导脂肪分解，以便为肌肉和其他器官提供营养。

肥胖期间脂肪细胞胰岛素抵抗的发生降低了胰岛素限制食物摄入后脂肪细胞脂解的能力。这种脂肪分解失调导致脂肪酸从肥胖脂肪组织持续低级渗漏到循环系统中，并在肝脏中早期积累。

随着脂质渗漏的继续，从脂肪组织释放的脂肪酸也开始在其他器官中积累，例如骨骼肌、胰腺β细胞和肾足细胞，以及作为氧化脂蛋白的一部分在较大血管的壁中积累。

肥胖矛盾：脂肪释放减少与体重增加

矛盾的是，肥胖症中脂肪细胞的信号敏感性降低也使它们对相反的信号不敏感，即禁食期间通过肾上腺素刺激诱导脂肪分解。这种信号敏感性的降低至少部分是由于肥胖相关的脂肪细胞表面肾上腺素能受体的下调所致，导致激素诱导的脂肪分解水平降低，尽管基础脂肪分解增加。

Hagberg CE, et al., Nat Rev Mol Cell Biol. 2023

这两种相反的变化的相对重要性，一种是由于胰岛素信号传导减少，另一种是由于肾上腺素信号传导减少，在人类中很难确定，但最近的研究提供了一些见解：纵向研究显示，肾上腺素刺激的脂肪分解水平降低，与储存脂质更长时间的倾向增加有关，可能导致体重增加和糖耐量受损的发展。

重要的是，在体重增加的女性中，激素驱动的脂肪分解水平的降低与基础代谢健康状况不佳的关系比基础（胰岛素控制的）脂肪分解水平的增加更为密切。几项测量脂肪酸通量的研究还指出，每公斤脂肪释放的脂肪酸速率随着体重的增加而下降，再次表明肥胖症中脂肪细胞的总脂肪分解能力受到损害。

这可以解释为什么尽管脂肪量大幅增加，但肥胖受试者的血浆 FFA 水平与瘦人相比仅略有增加。此外，一项荟萃分析发现脂肪酸水平与胰岛素抵抗测量之间没有相关性，这对胰岛素抵抗导致肥胖症中脂肪组织脂解的教条提出了质疑。这些研究表明，肾上腺素刺激的脂肪分解减少是肥胖人类脂肪组织的一个主要表型特征，这可能解释了肥胖期间脂肪组织持续扩张的矛盾（表明脂肪酸释放减少），尽管基础脂肪酸释放水平较高。

▼
脂质储存有缺陷

肥胖者的脂肪组织在储存脂肪方面存在问题

除了肥胖者脂肪组织中脂肪酸释放的变化之外，WAT 的储存能力也受到循环中脂质摄取率降低的负面影响。使用稳定同位素或测量内脏（腹部）脂肪组织清除率的研究表明，肥胖者 SAT 摄取的脂肪酸较低。

脂蛋白脂肪酶的水平下降，可能导致肥胖和代谢综合征

需要更全面地了解肥胖症中介导脂质储存缺陷的机制，但一种已确定的分子机制涉及脂解酶脂蛋白脂肪酶（LPL）。LPL 是主要的脂肪分解酶，参与从循环中富含 TG 的脂蛋白（例如乳糜微粒和极低密度脂蛋白VLDL）中利用脂肪酸。

患有肥胖和代谢综合征的女性，她们体内的脂蛋白脂肪酶（LPL）水平通常会降低。LPL是一种重要的酶，它在脂质代谢中起着关键作用，可以帮助分解血液中的三酸甘油脂，从而使脂肪酸能够被肌肉和脂肪组织吸收并用作能量。较高的LPL水平通常被认为具有保护作用，因为它有助于维持脂质代谢的正常运作，减少脂肪积累，从而降低患上代谢疾病的风险。

不同人群和个体在脂肪组织的脂质代谢速度上存在显著差异

通过测量稳定同位素氘（一种氢的重同位素）的掺入情况来研究脂肪组织中的脂质周转，在人体内发现了脂质代谢的种族差异和储存模式。具体来说，他们发现与胰岛素敏感的人相比，胰岛素抵抗者体内的甘油三酯（TG）合成速度明显降低。

研究发现，相比瘦人，肥胖者的皮下脂肪组织（SAT）中的TG去除率降低，这反映了脂肪分解和随后的脂肪酸氧化过程的减缓；同时，他们的脂质储存率增加，即脂肪组织每年吸收的脂质量更多。

脂肪细胞中脂质周转的速率与代谢疾病的风险密切相关

在体外实验中，分离出的脂肪细胞在受到刺激时脂肪分解的情况与体内通过放射性碳测年技术测量的TG去除率呈现正相关。这进一步证实了脂肪分解通过调节TG去除率来决定脂肪细胞中脂质周转的速度。因此，高脂质储存和低TG去除率会促进脂肪组织的积累，进而导致肥胖。相反，如果一个人的TG去除和储存率都低（如在家族性混合型高脂血症患者中观察到的情况），这会导致脂肪细胞储存和释放脂肪酸的能力降低。

降低的TG周转率可能导致肝脏中脂肪酸异常积累，引起血脂症

脂肪组织中 TG 周转率的降低可能会促进脂肪酸在肝脏中的异位沉积，从而导致血脂异常。因此，脂肪细胞脂质周转已成为预防和治疗代谢疾病的新目标。

这些结果共同描绘了肥胖脂肪细胞失去有效摄取饮食来源脂肪酸的能力，以及在两餐之间从脂肪组织中保留和释放脂肪酸的能力，导致在进食期间将脂肪酸作为甘油三酯储存的能力总体上存在严重缺陷。

应该指出的是，除了脂质储存缺陷之外，肥胖脂肪细胞还表现出细胞内能量代谢和底物利用的普遍功能障碍。例如，研究表明，代谢不健康个体的脂肪细胞表现出柠檬酸循环代谢物的消耗，以及组织氨基酸水平和氨基酸分解代谢酶表达的显着改变。

▼
脂质信号传导缺陷

脂质信号传导是指一个复杂的生化过程，其中脂质（例如脂肪酸）在细胞通讯和各种生理和病理过程的调节中发挥着关键作用。特别重要的是肥胖对脂质信号通路的影响，这可能为脂肪肝和高脂血症等有害疾病的出现铺平道路。

胰岛素抵抗引发的脂肪分解失调及对健康的影响

如上所述，脂质信号传导的关键参与者之一是胰岛素。胰岛素抵抗会损害脂肪细胞响应胰岛素而有效调节脂肪分解的能力。因此，脂肪细胞释放的 FFA 水平升高，涌入血流，导致脂毒性现象。

过剩脂肪如何导致肝脏疾病和血脂异常

过量的脂肪酸会进入肝脏，在那里重新组装成甘油三酯。这种流入压倒了肝脏处理脂肪的能力，导致脂质在肝细胞内积聚，称为脂肪肝或肝脂肪变性。此外，肥胖扰乱了不同脂肪因子（例如脂联素和瘦素）之间的平衡。

肥胖导致的脂联素和瘦素水平变化

脂联素通常具有抗炎和胰岛素增敏作用，但在肥胖时会减少。相反，调节食欲和能量消耗的瘦素也可能失调，导致脂质稳态被破坏。脂质信号通路错综复杂的网络还涉及转录因子，例如过氧化物酶体增殖物激活受体 (PPAR) 和甾醇调节元件结合蛋白 (SREBP) 。

代谢指挥官出错：肥胖影响关键转录因子

在肥胖症中，这些转录因子表达错误，导致参与脂肪酸合成和储存的基因上调，同时抑制负责脂肪酸氧化的基因。这些破坏的最终结果导致高脂血症——一种以血液中脂质水平升高为特征的疾病。

脂肪过多，健康受损：高脂血症与肥胖代谢问题

由脂蛋白运输的甘油三酯和胆固醇变得丰富，增加了动脉粥样硬化和心血管疾病的风险。此外，肥胖和相关的脂肪细胞肥大也会引发促炎细胞因子和趋化因子的释放，为慢性低度炎症状态奠定基础，进一步加剧脂质失调。

因此，肥胖对脂质信号通路的多因素影响对代谢稳态产生深远的影响，由此产生的脂质失调为脂肪肝和高脂血症的发展奠定了基础。

▼
改变脂肪因子分泌和衰老

众所周知，体重增加显著减少有益脂肪因子脂联素的分泌，同时增加瘦素的分泌。此外，SAT 脂肪细胞的大小与大量其他促炎细胞因子的分泌增加呈线性相关，包括 IL-6、IL-8、MCP1 和 TNF5 。这些细胞因子不仅可以促进脂肪组织内免疫细胞（包括巨噬细胞、T细胞和中性粒细胞）的浸润和激活，而且还可以损害成脂分化，诱导脂肪细胞胰岛素抵抗和细胞因子渗漏到循环中，促进全身代谢。

诱发炎症和发生合并症的风险

不同的脂肪组织库会带来更大或更小的疾病风险。例如，肌内脂肪比 SAT（和 VAT）具有更大的心脏代谢疾病风险，这在某种程度上归因于脂肪细胞代谢和分泌特性的差异。

肥胖症中脂肪因子分泌改变背后的新兴机制之一是细胞过早衰老或衰老，这也已知会影响细胞代谢。除了在人类脂肪组织中已充分确定的前脂肪细胞和内皮细胞衰老。之外，据报道，免疫细胞（T 细胞、巨噬细胞）衰老也在小鼠和人类肥胖症中累积 VAT。

为了更深入地了解这些细胞类型，读者可以阅读下最近报道，高胰岛素血症促进成熟人类脂肪细胞衰老，增加其细胞因子释放，这是衰老相关分泌表型 (SASP) 的一部分。

减少脂肪细胞衰老——减少WAT炎症

衰老细胞通过启用衰老抗凋亡途径来避免凋亡。人们发现一类被称为 senolytics 的化合物可以诱导衰老细胞凋亡，并对小鼠和人类的健康产生有益的影响。

两种抗衰老药物达沙替尼和槲皮素的短暂全身给药，可以减轻糖尿病肾病患者人体脂肪组织中的衰老细胞负担，已知这种疾病的脂肪组织衰老细胞负担会增加。其他人在小鼠和人类研究中也报告了类似的结果。因此，减少脂肪细胞衰老可能是减少肥厚性肥胖期间 WAT 炎症的有效方法。

04
影响能量代谢的环境因素

能量代谢是一个复杂的过程，涉及将食物转化为身体可用的能量形式。能量代谢的准确调节对于维持能量平衡和预防肥胖及相关代谢紊乱的发展至关重要。虽然年龄、性别和遗传等内在生物因素肯定在能量代谢中发挥作用，但饮食、运动和睡眠等环境因素也有很大影响（下图）。

值得注意的是，肠道微生物群还可以在调节脂肪组织代谢和产热方面发挥作用，并且人类和小鼠肠道微生物群的组成和功能可能有所不同。这些差异凸显了研究人类和小鼠模型以充分了解脂肪组织在代谢健康和疾病中的作用的重要性。

Cani PD, et al., Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 2023

肠道菌群是一个动态的生态系统，其组成和功能受到饮食、吸烟、吸毒、睡眠、运动和情绪压力等多种环境和外部因素的影响。然而，这些因素的变化引起的调节程度在个体之间可能存在很大差异。

这种变异性受到肠道微生物群的初始组成以及年龄、生物性别和遗传易感性等内在因素的影响。这种微妙的平衡是我们的生活方式选择和固有特征之间复杂相互作用的结果，任何干扰都会深刻影响我们的整体健康。

▼
饮 食

饮食是影响能量代谢的最重要的环境因素之一。除了消耗的卡路里数量外，研究表明饮食质量还可以显着影响能量摄入、能量消耗和能量代谢。

富含纤维和蛋白质的食物往往更容易产生饱腹感，并且可以减少总体卡路里摄入量。相比之下，高度加工和能量密集的食物往往可能导致过量。此外，卡路里的来源会影响食欲和食物选择，高脂肪饮食可能会增加饥饿感，并促进高热量食物的消费。

饮食质量也会影响能量消耗

体力活动和锻炼是能量消耗的重要因素，但食物的热效应 (TEF) 也占总能量消耗的约 10%。

TEF是消化、吸收和代谢食物所需的能量；它因人而异，并取决于体力活动水平和饮食的常量营养素成分。蛋白质的 TEF 高于碳水化合物或脂肪，这意味着与低蛋白饮食相比，高蛋白饮食可能会增加能量消耗。

饮食结构也会影响能量代谢

高糖和精制碳水化合物的饮食与胰岛素抵抗和葡萄糖代谢受损有关，影响身体有效利用能量的能力。相反，富含纤维、全谷物、水果和蔬菜的饮食可以提高胰岛素敏感性并促进更有效的能量利用。

▼
锻 炼

运动可以通过促进瘦肌肉质量的发展、提高胰岛素敏感性和减少炎症来增加能量消耗并改善代谢健康。此外，运动可以增加参与能量代谢的基因的表达。

AMPK途径

一种重要的途径是 AMP 激活蛋白激酶 (AMPK) 途径，该途径在运动过程中被激活，并增加肌肉细胞中的葡萄糖摄取和脂肪酸氧化。AMPK 还调节线粒体生物发生和氧化代谢，改善能量代谢和代谢健康。

PGC1α 途径

另一个重要途径是过氧化物酶体增殖物激活受体-γ 共激活剂 1α (PGC1α) 途径，该途径参与线粒体生物发生和氧化代谢。运动可以增加 PGC1α 表达，从而增加线粒体生物合成并改善能量代谢。

运动可以直接影响棕色脂肪组织中特定生物活性脂质的产生

有人认为，运动过程中该组织释放的物质是与定期身体活动相关的一些健康益处的可能机制。通过脂质组学分析，研究人员发现，一段中等强度的运动可显著提高以下人群中循环亚油酸代谢物 12,13-二羟基-9Z-十八碳烯酸 (12,13-diHOME) 的水平（P < 0.05），包括男性、女性、年轻人（24-42 岁）和老年人（65-90 岁），以及那些经常运动或久坐生活方式的人。

12,13-DiHOME 是一种棕色脂肪组织衍生代谢物，也会因寒冷而释放。然而，在运动背景下，对小鼠进行的研究表明，单次运动和定期运动训练均可直接增加来自棕色脂肪组织的循环 12,13-diHOME 水平。如果通过手术切除棕色脂肪组织，则 12,13-diHOME 的增加就会消失。此外，给小鼠施用 12,13-diHOME 会导致骨骼肌中脂肪酸的摄取和氧化增强，但不会影响葡萄糖的摄取。

这些发现表明，这种12,13-diHOME代表了一类由运动引起的新型循环因子，可能有助于身体活动期间发生的代谢变化。

▼
睡 觉

睡眠是一个经常被忽视的环境因素，它会影响能量代谢。对于人类来说，睡眠不足或睡眠质量差与肥胖和代谢紊乱的风险增加有关。睡眠不足会扰乱食欲激素的调节，导致饥饿感和食物摄入量增加。

睡眠不足的人的血液样本显示出与肥胖者相似的代谢特征

此外，睡眠不足会损害葡萄糖代谢和胰岛素敏感性，从而导致 2 型糖尿病的发生。有趣的是，睡眠时间长也与人类患 2 型糖尿病的风险升高有关。

长期睡眠不足——下丘脑-垂体-肾上腺轴失调

受睡眠剥夺影响的一个重要联系是下丘脑-垂体-肾上腺轴，负责释放应激激素皮质醇，调节葡萄糖代谢和食欲。长期睡眠不足会导致下丘脑-垂体-肾上腺轴失调，导致人体皮质醇释放增加和葡萄糖代谢受损。

睡眠不足——扰乱生物钟

另一个重要途径是生物钟系统，它调节生理过程的时间，包括新陈代谢。睡眠不足会扰乱生物钟系统，导致能量代谢失调。在小鼠中，这种失调是由几个基因介导的，包括Clock、Bmal1、Dec、Per1和Cry1，这些基因参与昼夜节律的调节。

睡眠不足——损害胰岛素信号与代谢

睡眠不足还会通过 AKT 途径损害胰岛素信号传导和葡萄糖代谢。AKT 是葡萄糖代谢的关键调节因子，睡眠剥夺已被证明会降低 AKT 磷酸化并损害人类和小鼠脂肪细胞和肌肉细胞的葡萄糖摄取。

睡眠不足——影响人类食欲激素的调节

包括生长素释放肽和瘦素。胃饥饿素是一种刺激食欲的激素，睡眠不足已被证明会增加胃饥饿素水平，导致饥饿感和食物摄入量增加。瘦素是一种发出饱足感的激素，睡眠不足已被证明会降低瘦素水平，进一步促进人类食欲增加。

▼
肠道微生物群

肠道微生物群是一个复杂的微生物生态系统，包括驻留在胃肠道中的细菌、病毒、真菌、原生动物和古细菌。肠道细菌由于其可培养性、相对较大的基因组大小、复杂的功能多样性和有前景的治疗潜力，是迄今为止该菌群中研究和理解最广泛的成员。

肠道微生物群可以通过调节营养物质的吸收和利用、调节食欲以及影响脂肪组织的发育和功能，对能量代谢产生重大影响。

肠道微生物群可以产生多种影响能量代谢的代谢物，包括短链脂肪酸、胆汁酸，不同的生物活性脂质包括内源性大麻素 (eCB)、氧脂素和氨基酸衍生物。

肠道微生物群与肥胖和代谢疾病的发展有关，肠道微生物群可以调节小鼠脂肪组织的发育和功能。例如，特定的肠道微生物群可以促进或消除 WAT 的褐变，从而增加小鼠的能量消耗并改善代谢健康。

前面提到的影响能量的环境因素，如饮食、睡眠和运动，都与肠道微生物群组成的变化有关。一些临床前研究表明，肠道微生物群可能是影响能量代谢的关键因素之一，通过胆汁酸、SCFA、生物活性脂质等多种代谢物的变化发挥作用。

以微生物群为靶点改变脂肪组织代谢的方法

这里列出的所有饮食成分都被描述为会增加脂肪组织的米色或褐色并影响微生物群。它们都能防止小鼠因饮食引起的肥胖。这些化合物中的大多数通过改变脂肪褐变和脂肪氧化的相同标记物在棕色脂肪组织 (BAT) 和白色脂肪组织中发挥作用，例如增加解偶联蛋白 1 (UCP1)、DIO2、CPT1α、Cidea、过氧化物酶体增殖物的水平。激活受体-γ 共激活因子 1α (PGC1α)、SIRT1 和 BMP7。其中一些会增加冷诱导的生热作用和线粒体的数量和/或活性。

▼
研究最多的膳食成分

白藜芦醇：又称反式-3,5,4′-三羟基二苯乙烯，是一种有机化合物，属于天然多酚。它主要存在于植物和植物衍生产品中，例如虎杖、各种水果，包括葡萄和浆果、花生和红酒。

辣椒素：一种存在于辣椒中的生物碱化合物。

槲皮素：一种重要的类黄酮，常见于人类饮食中，存在于苹果、浆果和洋葱中。

表没食子儿茶素-3-没食子酸酯：一种多酚化合物，存在于茶树 ( Camellia sinensis ) 264植物未发酵的干叶中。

小檗碱：一种天然衍生的生物碱，存在于小檗科、黄连和加拿大水螅等特定开花植物中，用于传统中药。

大黄提取物：源自大黄根的富含蒽醌的粗提取物。

卡姆果 ( Camu Camu，Myrciaria dubia )：一种具有独特植物化学特征的亚马逊水果。

特定细菌

Akkermansia muciniphila：增加褐变、脂肪酸氧化和BAT活性，与增强肠道屏障功能有关。

Dysosmobacter welbionis J115 T：是一种丁酸盐生产者，最近被鉴定并描述为通过产生多种生物活性脂质（包括12,13-diHOME）来减少 BAT 白化并增加线粒体活性。

其他详细可以看我们以前写的关于肥胖和肠道菌群文章。

扩展阅读：

微生物组对肥胖影响的最新研究分析

05
影响脂肪组织代谢的微生物群相关化合物

▼
空腹诱导脂肪因子

禁食诱导脂肪因子 (FIAF)，也称为血管生成素样蛋白 4 (ANGPTL4)，是多种组织（包括肠道、肝脏和脂肪组织）响应禁食而产生的循环蛋白，它是主要的过氧化物酶体增殖物激活受体 (PPAR) 蛋白的作用位点。

FIAF 在小鼠体内可通过抑制脂蛋白脂肪酶 (LPL)（循环脂蛋白中甘油三酯核心水解的限速酶），来调节脂质代谢，从而减少脂肪酸进入脂肪组织和肌肉的摄取。

肠道微生物群与FIAF表达的相互作用

小鼠研究表明肠道微生物群调节 FIAF 的产生。FIAF 在无菌小鼠中组成型表达，而常规化（非无菌小鼠肠道微生物群的定植）会降低 FIAF 表达并增加 LPL 活性，从而导致体脂肪量增加。

此外，FIAF基因被敲除的无菌小鼠失去了对高脂肪饮食引起的肥胖的抵抗力。然而，谨慎对待这些发现至关重要。

FIAF与肥胖抵抗力的复杂关系

目前的研究结果挑战了人们普遍认为的观点，即肠道微生物群的缺乏本质上会产生对肥胖的抵抗力，不同的结果可能与所使用的膳食脂肪来源有关。一项开创性研究的复制尝试未能反映最初的发现，因此肠道微生物群的缺失对肥胖的影响仍然没有定论。

这一证据强调了肠道细菌与代谢疾病之间关系的复杂性，并表明需要进一步探索。FIAF 的产生是否与肠道微生物群介导的脂肪储存效应之间存在因果关系仍存在争议，特别是在无菌小鼠中，高脂肪饮食诱导的肥胖仅增加了肠道中 FIAF 的蛋白表达，而没有增加循环中的蛋白表达。

多项研究表明，施用某些细菌可以增加小鼠体内循环 FIAF 水平，并增加其在人肠上皮细胞中的表达，这表明肠道微生物群的调节可以影响 FIAF 的产生。

尽管 FIAF 似乎还通过抑制小鼠下丘脑 AMPK 活性在能量代谢的中枢调节中发挥着至关重要的作用，但肠道微生物群调节 FIAF 蛋白表达的确切机制仍不完全清楚。肠道微生物群是否调节下丘脑 FIAF 尚不清楚。

▼
短链脂肪酸和关键受体

人类不具备分解膳食纤维所需的消化酶。因此，不可消化的碳水化合物在穿过上胃肠道并到达大肠时保持不受影响，在大肠中它们可被厌氧细菌发酵。该发酵过程导致产生各种代谢物，其中短链脂肪酸是主要的代谢物。消耗的纤维的数量和类型对肠道微生物群的多样性和组成有重大影响，进而影响短链脂肪酸的产生。

短链脂肪酸（其中乙酸盐、丁酸盐和丙酸盐是肠道中的主要形式）是从未消化的食物中获取额外能量的重要来源。据估计，短链脂肪酸可以提供人类每日热量的 10%，并且结肠细胞使用短链脂肪酸，尤其是丁酸作为其首选能量来源。

此外，肠道来源的短链脂肪酸可以通过结肠细胞转运到血液中，在血液中与内源性短链脂肪酸（由组织和器官产生和释放）混合，并对多种组织中的脂质、葡萄糖和胆固醇代谢产生各种影响通过充当底物或信号分子3（下图）。

肠道微生物群产生的分子机制和代谢产物

作用于肠道或白色和棕色脂肪组织中的特定受体

Cani PD, et al., Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 2023

某些微生物分泌的代谢物（例如脂多糖LPS、病原体相关分子模式PAMP、内源性大麻素），通过微生物消化膳食成分（例如短链脂肪酸）或通过转化产生宿主衍生因子（例如内源性大麻素和胆汁酸）可以通过各种受体和途径来感知，从而改变肠道完整性和宿主健康。右上图指结肠细胞或肠内分泌细胞中表达的特异性受体，不同的特异性受体及其配体来自微生物代谢产物或成分。右下图描绘了白色和棕色脂肪细胞中表达的受体、来自微生物代谢物或成分的特定配体，以及这些受体激活引起的特定代谢效应。

AHR，芳烃受体；CB，大麻素受体；CD14，分化簇 14；GLP1，胰高血糖素样肽1；GPR，G蛋白偶联受体；MYD88，骨髓分化初级反应88；PPAR，过氧化物酶体增殖物激活受体；PYY，肽YY；TGR5，武田G蛋白偶联受体5；TLR，Toll 样受体。

短链脂肪酸的浓度平衡与健康

低浓度和过高浓度的短链脂肪酸对人类和小鼠的健康都有不利影响。为了防止血液中短链脂肪酸含量过高，肝脏有效地吸收循环中的大部分短链脂肪酸。在肝脏中，乙酸盐用作能量来源并用作合成长链脂肪酸和胆固醇的底物，丙酸盐用作糖异生的前体。

在人类、小鼠和大鼠中，低 SCFA 浓度与肥胖、胰岛素抵抗和糖尿病等慢性代谢紊乱的发展有关，对小鼠和大鼠的研究已经证实，膳食纤维或 SCFA 补充剂可以缓解高脂饮食引起的肥胖的发展。

短链脂肪酸：从食欲控制到能量平衡

其中一种机制是 SCFA 作为信号分子的作用。SCFA，特别是丁酸盐和丙酸盐，充当信号分子，可以调节涉及食欲调节、饱腹感和能量消耗的各种激素的分泌。例如，SCFA 可以刺激GLP1、PYY和瘦素的释放。GLP1 和 PYY 是促进饱腹感和减少食物摄入的激素，而瘦素则通过向大脑发出有关能量储存的信号来帮助调节能量平衡。

此外，SCFA可以与肠内分泌L细胞表面的G蛋白偶联受体(GPR)，特别是GPR41和GPR43相互作用，刺激肠肽的分泌。SCFAs除了直接刺激肠肽分泌（参与食欲调节）外，还提出SCFAs在这些受体激活后触发细胞内信号通路，最终影响不同细胞类型的能量代谢、炎症和胰岛素敏感性（即白色和棕色脂肪细胞、肝细胞、神经元和免疫细胞）。

SCFA 与脂肪组织之间的关系很复杂且尚未完全了解。例如，一些研究表明，SCFA 浓度升高可能会导致肥胖和胰岛素抵抗，而其他研究则发现 SCFA 可以提高小鼠、大鼠和人类体内的胰岛素敏感性并有助于减轻体重。

不同的 SCFA 对脂肪组织代谢的影响有所不同

例如，丁酸盐可通过GPR43激活来诱导脂肪生成，而丙酸盐则通过GPR41激活来刺激成熟脂肪细胞中的脂肪生成。

事实上，在脂肪组织中，GPR41 和 GPR43 的激活可以促进脂肪细胞分化和脂肪生成，导致新脂肪细胞的形成（增生）和脂肪组织质量增加。

SCFA 对 BAT 的影响

一项体外研究表明，乙酸盐可促进小鼠棕色脂肪细胞中脂肪细胞蛋白 2（AP2；脂肪细胞分化标志物）、PGC1α 和 UCP1 的基因和蛋白表达上调，从而增加线粒体生物发生，但这些作用在细胞中受到损害GPR43 表达减少。

在人类白色脂肪细胞中，结果却有所不同

从培养 13 天的人网膜脂肪组织中分离出的前脂肪细胞，并暴露于不同的 GPR43 激动剂（即生理的或合成的）以研究对脂肪细胞分化的影响，没有显示出对AP2基因表达和最终分化的任何影响。

相反，曲格列酮（一种 PPARγ 激动剂）增加这些细胞中的AP2基因表达，并降低GPR43基因表达的趋势(P = 0.06) 。这一观察结果表明，与小鼠不同，GPR43 与人类脂肪细胞分化之间没有关系。

此外，同一研究人员还发现，肥胖个体的脂肪组织中GPR43基因表达并未增加，但主要与肿瘤坏死因子 (TNF) 相关的炎症过程有关。

丁酸盐对食欲的调节

如果我们关注丁酸盐，丁酸盐给小鼠和人类带来代谢益处的机制仍然不完全清楚。2018年，李等人研究了丁酸盐对食欲和能量消耗的影响，以确定这两个因素对丁酸盐的有益代谢作用的贡献程度，并发现通过胃管灌注一次急性口服丁酸（而不是静脉注射），能在饥饿过夜的小鼠重新进食后的1小时内减少食物摄入。

丁酸盐还抑制大脑不同区域的食欲神经元的活动。研究人员证实，在饮用水中长期补充丁酸盐可以预防饮食引起的肥胖、高胰岛素血症、高甘油三酯血症和肝脂肪变性，但他们主要将这种效应归因于食物摄入量的减少。

丁酸盐还适度增强脂肪酸氧化并激活 BAT

增加脂肪酸的利用率，这不仅是由于食物摄入量减少，而且主要是由于 BAT 的交感神经流出增加。研究人员最终发现，膈下迷走神经切断术消除了丁酸盐对食物摄入的影响和对 BAT 代谢活动的刺激。

总之，这些发现表明丁酸盐作用于肠-脑神经回路，通过减少能量摄入并通过激活 BAT 增强脂肪酸氧化来改善能量代谢。

▼
LPS 和其他病原体相关分子模式

低度炎症是肥胖和相关代谢紊乱的标志之一。由于代谢性内毒素血症的发生，这种炎症的起源最初与肠道微生物群有关。代谢性内毒素血症也称为内毒素诱导的代谢性炎症，是指以血液中循环脂多糖（LPS；通常称为内毒素）水平升高为特征的病症，可导致低度慢性炎症和代谢功能障碍。LPS 是在某些类型的细菌（例如革兰氏阴性细菌）的外膜上发现的分子。在正常情况下，肠屏障防止内毒素从肠腔易位到血流中。

然而，除了典型的感染或炎症性肠病外，某些因素也会损害肠道屏障的完整性，使内毒素渗入循环系统。这些因素包括高脂肪饮食、过量饮酒、肥胖、高血糖和缺乏膳食纤维，所有这些都会导致肠道屏障完整性的明显改变。这些改变涉及紧密连接蛋白的排列和定位的变化、抗微生物肽的产生的变化以及粘液层的组成的修改。

已经提出了多种机制，通过这些机制，肠道衍生的化合物（例如脂多糖）可以影响脂肪组织代谢。其中之一是通过 TLR4及其辅助受体 CD14 刺激炎症途径，从而触发脂肪组织中的免疫反应。

LPS暴露，抑制脂肪细胞分化

当暴露于 LPS 时，脂肪细胞和前脂肪细胞会发生变化，干扰正常的脂肪生成。例如，LPS 可以通过破坏参与脂肪形成的关键转录因子（例如 PPARγ 和 CEBPA ）的表达来抑制小鼠前脂肪细胞分化为成熟脂肪细胞。LPS 触发促炎细胞因子的释放，例如 TNF，它通过 WNT-β-连环蛋白-T 细胞因子 4 (TCF4) 途径干扰分化过程。

具体而言，在体外，TNF 增强 TCF4 依赖性转录活性，并促进 β-连环蛋白和阻碍脂肪生成的促炎环境的稳定。

LPS可以改变不同脂肪因子的分泌

除了LPS和炎症对脂肪生成过程的直接影响外，在小鼠中也发现LPS可以改变不同脂肪因子的分泌，包括增加apelin、脂联素和瘦素的分泌，这些在调节能量代谢中具有重要作用和炎症还有脂肪生成。在体外，LPS 也可能在脂肪生成受损和脂肪组织细胞衰老的发生中发挥作用，特别是在肥胖和衰老的情况下。

然而，值得注意的是，LPS 对脂肪生成的影响可能因暴露的浓度和持续时间以及特定的细胞环境而异。事实上，一些体内和体外研究表明，LPS 可以通过 JAK-STAT 和 AMPK 依赖性 cPLA2 蛋白表达以及 CD14 依赖性机制，来增加前脂肪细胞增殖和脂肪生成。

大肠杆菌产生的LPS影响肠道健康，葡萄糖代谢问题

为了研究肠道中的 LPS 是否足以促进葡萄糖和胰岛素耐受性以及 WAT 中巨噬细胞的积累，用大肠杆菌单定植无菌小鼠，发现这种产生 LPS 的细菌在肠道定植会导致葡萄糖代谢受损、巨噬细胞积累增加以及 WAT 中促炎 M1 表型的极化。

相反，用表达LPS但免疫原性降低的大肠杆菌（即大肠杆菌MLK1067）对无菌小鼠进行单定植不会诱导WAT中的巨噬细胞积聚或炎症。

不同来源的LPS对代谢和免疫反应有不同影响

同样，数据表明，来自特定细菌的 LPS 可以对 TLR4 产生拮抗作用，但根据内毒素单位测量，仍会导致内毒素血症。来自大肠杆菌的 LPS损害了肠道屏障的完整性并加剧了小鼠的血糖控制。

然而，当比较来自其他细菌（例如，球形红杆菌）的等量内毒素单位剂量的 LPS 时，研究人员发现，小鼠并没有产生相同的负面影响，甚至抵消了等量的大肠杆菌LPS 引起的血糖异常。肥胖小鼠的脂多糖。

这些发现表明，代谢性内毒素血症不应仅仅局限于 LPS 负荷，还应考虑 LPS 分子的具体特征，例如脂质 A 酰化。

肽聚糖和脂肽也与肠道屏障损伤和肥胖相关

除了脂多糖之外，与超重和肥胖相关的肠道屏障的破坏也与其他病原体相关分子模式的易位和脂肪量的发展有关。例如，研究表明，肽聚糖和脂肽也可能导致代谢紊乱的发生，并且受肥胖影响的个体已被证明血液中肽聚糖和脂肽的浓度增加。肽聚糖是革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌中细菌细胞壁的成分。

NOD1等受体通过激活多个信号途径促进肥胖个体中的脂肪分解

细菌肽聚糖可以通过激活含有核苷酸结合寡聚结构域的蛋白 1 (NOD1) 来诱导脂肪细胞中的脂肪分解。这种 NOD1 介导的脂肪分解涉及应激激酶（ERK1 和 ERK2）、PKA 和 NF-κB 途径，汇聚于激素敏感脂肪酶。内质网应激肌醇需求蛋白 1作为炎症期间脂肪分解和血液甘油三酯的关键调节剂。

这些数据表明，病原体相关分子模式的受体，例如 TLR 和 NOD 样受体，是一个汇聚点，可以将与肥胖相关的免疫反应与高脂血症和胰岛素抵抗联系起来，至少在小鼠中。

特定受体如Tlr5和Tlr2的缺陷，或改变与代谢综合征的特征相关

鞭毛蛋白（细菌鞭毛的蛋白质成分）、细菌 DNA 和细菌脂蛋白也是作用于特定 TLR 的分子，并且由于肥胖和糖尿病患者肠道通透性增加或易位而被释放到血流中。然而，这些化合物在代谢紊乱发生中的作用仍然存在争议。

例如，Tlr5（细菌鞭毛蛋白受体）遗传缺陷的小鼠的微生物群组成发生了改变，并表现出与代谢综合征相关的特征。

同样与肠道微生物群组成的特定改变有关，缺乏Tlr2（一种检测细菌中许多配体的模式识别受体）的小鼠表现出代谢综合征表型，其特征是胰岛素抵抗、葡萄糖不耐受、脂肪量和体重增加以及循环 LPS 水平升高和亚临床炎症。

最后，缺乏Nod2（检测肽聚糖）的小鼠在脂肪组织和肝脏中表现出更高的炎症，在高脂肪饮食喂养期间加剧了胰岛素抵抗，并且增加了共生细菌从肠道到脂肪组织和肝脏的易位。

总而言之，这些发现强调了研究细菌成分检测以及更好地了解肥胖和 2 型糖尿病背景下肠道微生物、炎症和脂肪组织之间联系的重要性。

▼
色氨酸衍生物

色氨酸可以在肠道微生物群和组织细胞中代谢成不同的代谢物。细菌来源的色氨酸代谢物吲哚，如 3-丙酸吲哚 (IPA)，在肥胖个体的血液样本中的含量低于正常体重对照样本中的水平。

犬尿氨酸途径负责将色氨酸降解为犬尿氨酸 (Kyn)、犬尿酸 (Kyna) 和喹啉酸。相反，在肥胖个体的血浆中Kyn 水平升高，这可能归因于吲哚胺 2,3-双加氧酶 1 (IDO1) 的酶活性增强。然而，一些肠道细菌编码与真核 Kyn 途径同源的酶。

AHR信号通路

来自肠道微生物群的色氨酸衍生物和吲哚可以通过激活芳烃受体（AHR）信号通路促进前脂肪细胞分化为成熟脂肪细胞，从而调节脂肪组织发育。AHR 信号通路参与脂肪生成和脂肪细胞代谢的调节。

Kyna和GPR35

Kyna 通过激活 GPR35，促进脂肪组织中的脂肪酸氧化、产热和抗炎基因表达，从而抑制高脂肪饮食喂养的小鼠体重增加并改善葡萄糖耐量。

Kyna 和 GPR35 增强了脂肪细胞中 PGC1α 的表达和细胞呼吸，并增加了Rgs14的基因表达水平，从而增强了 β-肾上腺素能受体的信号传导。相反， Gpr35的基因缺失会导致体重逐渐增加、葡萄糖不耐受以及对高脂肪饮食的敏感性增加。

此外，Gpr35基因敲除小鼠表现出运动引起的脂肪组织褐变受损。这些发现揭示了一种新的途径，肠道微生物群衍生的代谢物通过该途径进行交流以调节能量稳态。

IDO1酶活性

在肥胖症中，IDO1酶活性增加，与肠道中的活性增强相关，导致色氨酸代谢色氨酸代谢从吲哚衍生物和 IL-22 的产生转变为犬尿氨酸的产生。研究表明，抑制或删除IDO1可以改善胰岛素敏感性，保护肠道屏障，减少代谢性内毒素血症和炎症，以及改变肝脏和脂肪组织中的脂质代谢。

脂肪组织可能是 Kyn 的主要直接来源

体内研究表明，IDO1基因和蛋白质在脂肪细胞中表达。消耗脂肪细胞中的Ido1可以防止Kyn的积累，并保护小鼠免于肥胖。有趣的是，这种效应背后的机制仍然涉及 AHR 的激活，因为从脂肪细胞中基因去除Ahr会抵消 Kyn 171的影响。

肠道微生物影响miR-181表达，调节脂肪代谢

研究还表明，肠道微生物群产生的色氨酸衍生代谢物控制小鼠白色脂肪细胞中 miR-181 家族的表达，从而调节能量消耗和胰岛素敏感性。此外，肠道微生物群-miR-181轴的失调会导致小鼠肥胖、胰岛素抵抗和WAT炎症的发生。 在一组按体重百分位数分类的儿童中发现，肥胖患者 WAT 中的 miR-181 表达和色氨酸 衍生代谢物的血浆丰度失调。

▼
生物活性脂质

生物活性脂质是一类源自脂质（脂肪酸、磷脂和鞘脂）的信号分子，参与广泛的生物活动，包括炎症、疼痛调节、血压调节、细胞生长和分化、细胞凋亡（程序性细胞死亡）和免疫反应。

宿主和肠道微生物群产生的生物活性脂质可以影响微生物群的组成和活性以及各种宿主代谢过程。

★ 胆汁酸

胆汁酸的生产和调节

胆汁酸由肝脏产生，但受到微生物群的活性和组成的高度调节。胆汁酸在与甘氨酸或牛磺酸结合后，被储存在胆囊中，随后在进食时释放到小肠中。

脂质消化和吸收

胆汁酸的释放有助于膳食脂肪的消化和吸收。它们使脂肪乳化，增加了脂肪酶的作用效率，从而促进了脂质的分解和脂溶性维生素的吸收。

胆汁酸循环

大约95%的胆汁酸在小肠的回肠部分被重吸收，并被运回肝脏重新分泌，形成了一种高效的循环。这个过程影响了胆固醇的代谢和体内胆汁酸的总量。

胆汁酸作为信号分子

胆汁酸不仅仅是消化助手，它们还能作为信号分子，发挥激素的作用，影响葡萄糖、脂质和能量代谢。胆汁酸通过激活特定的受体，如G蛋白偶联胆汁酸受体1（TGR5），来调节代谢过程。

TGR5受体的作用

TGR5受体广泛分布于多种组织，特别是在棕色脂肪组织（BAT）中高度表达。通过TGR5受体，胆汁酸可以激活与脂质代谢、能量消耗和炎症相关的信号和基因表达。

胆汁酸对能量代谢的影响

胆汁酸可以增加脂肪分解和底物可用性，改善线粒体功能和线粒体β-氧化，从而影响能量代谢。例如，口服补充CDCA可以增加棕色脂肪组织的活性和全身能量消耗。

胆汁酸与肠内分泌激素的相互作用

在肠内分泌L细胞上表达的TGR5受体与胃肠道激素如PYY和GLP1的释放有关，这些激素对维持能量平衡和代谢调节至关重要。

★ 内源性大麻素

eCB 系统以其广泛的生理作用而闻名，包括调节食欲（即能量代谢）、葡萄糖和脂质代谢，以及其在免疫、炎症以及微生物群与宿主之间相互作用中的作用。

• 第一个发现的内源性内源性大麻素是 anandamide（N-花生四烯酰乙醇酰胺），它既是 CB1 又是 CB2 配体；
• 第二个被鉴定的内源性大麻素受体配体是2-花生四烯酰甘油。

对小鼠、大鼠和人类的几项开创性研究表明，eCB 参与脂肪组织的代谢，并且 eCB 系统的激活促进脂肪生成。

eCB系统在肠道屏障功能、肠道微生物群和脂肪组织代谢发挥重要作用

具体来说，在小鼠中，肥胖和糖尿病期间 anandamide 的存在增加，这通过 CB1 依赖性机制触发肠道通透性。此外，当使用有效的 eCB 激动剂药理激活 eCB 系统时，它会增加脂肪生成并破坏肠道屏障。渗透性的增加进一步放大了血流中 LPS（即代谢性内毒素血症）的水平，扰乱了肠道屏障并影响了整个肠道和脂肪组织中的 eCB 系统。

在肥胖的病理状态下，eCB 张力的改变和 LPS 水平的升高导致脂肪生成失调，使最初的不平衡长期存在，并建立一个有害的循环，导致脂肪组织代谢发生改变。这是一种将肠道微生物群与肠道 eCB 系统连接起来的新型病理生理学机制，在调节脂肪生成方面发挥着重要作用。

脂肪生成与eCB系统

脂肪生成受到内源性大麻素系统和脂多糖（LPS）之间反馈回路的影响。肥胖与eCB系统的变化、血浆LPS水平升高以及肠道微生物群组成的破坏有关。

肠道微生物群与代谢

肥胖和糖尿病小鼠的肠道微生物群组成发生了变化，这与代谢功能的变化和eCB系统功能的变化有关。这些发现在饮食诱导的肥胖小鼠模型和无菌小鼠中也得到了证实。

NAPEPLD酶的重要性

NAPEPLD酶在脂肪细胞中参与生物活性脂质的合成，对维持正常的代谢功能至关重要。小鼠模型显示，缺乏NAPEPLD酶导致自发的肥胖、胰岛素抵抗和炎症，即使在正常热量饮食下也是如此。

NAPEPLD酶缺陷小鼠的肠道微生物群转移到无菌小鼠后，可以复制出类似的代谢表型，包括减少的产热程序和肠道微生物群的改变。

NAPEPLD酶的失调可能导致代谢并发症。

总之，所有证据都表明宿主 eCB 系统和肠道微生物群之间存在双向通讯。然而，还需要进一步研究来找出几个潜在的新治疗靶点。

★ 氧脂质

氧脂质是一类多样化的生物活性脂质分子，源自多不饱和脂肪酸的氧化。肠道微生物群对氧脂素介导的炎症过程有影响。

12,13-DiHOME是一种由亚油酸通过细胞色素 P450 和可溶性环氧化物水解酶的作用形成的氧脂素。12,13-DiHOME 主要由 BAT 或米色脂肪组织产生，运动、饮食和温度等因素会影响其在体内的浓度。它具有调节脂肪组织中脂肪酸的摄取和寒冷暴露期间的体温调节的作用。

研究发现，28 名肥胖青少年男性的 12,13-DiHOME 浓度低于 28 名体重正常的同龄男性，并且随着剧烈运动而增加。在高脂肪饮食诱导的肥胖小鼠中，给予 12,13-diHOME 两周可促进脂肪酸转运至 BAT，降低循环甘油三酯浓度并增加 BAT中LPL（一种水解脂蛋白中甘油三酯的酶）的基因表达。

一些肠道细菌可以产生并分泌 12,13-diHOME。例如，在Welbionis Dysosmobacter产生的几种生物活性脂质中发现了 12,13-diHOME ，将这种细菌给予小鼠可显著减少（P  < 0.001）高脂饮食引起的 BAT 变白并增加线粒体活性。

★ 琥珀酸和 GPR91 的作用

琥珀酸是三羧酸循环（也称为柠檬酸循环或克雷布斯循环）的中间体，是细胞代谢和能量稳态的核心。

代谢调节

琥珀酸通过在脂肪细胞上的GPR91参与代谢调节，它可以由微生物通过碳水化合物发酵产生，作为分解代谢物出现。

微生物产物的重要性

琥珀酸作为微生物产物，在消耗膳食纤维时对代谢健康有益，例如通过普雷沃氏菌的作用增加琥珀酸的产生。Akkermansia muciniphila等琥珀酸生产者与肥胖、糖尿病和代谢紊乱有负相关性。

克罗恩病中的琥珀酸水平

克罗恩病患者的血浆琥珀酸水平显著高于健康对照组，且在活动性克罗恩病患者的脂肪组织中，SUCNR1的表达更高。

琥珀酸盐可能在克罗恩病中促进白色脂肪细胞向米色脂肪细胞的转变。

GPR91的作用

GPR91在小鼠白色脂肪组织（WAT）中高度表达，并调节脂肪量和葡萄糖稳态。在Gpr91敲除的小鼠模型中，GPR91的缺失影响新陈代谢和体重，但具体效果（增重/减重）取决于实验条件。

Gpr91敲除小鼠在常规饮食下表现出较小的WAT隔室、较小的脂肪细胞、增加的能量消耗和改善的葡萄糖调节。

GPR91可能是肥胖、高血压和糖尿病治疗的潜在靶点。

这些研究结果揭示了琥珀酸和GPR91在能量代谢和脂肪组织功能中的重要作用，以及在疾病状态下可能的病理作用。这为未来的治病策略提供了新的方向。

06
脂肪组织微生物群

目前的人类研究表明，个体的脂肪组织中存在微生物群特征，并且该特征可能根据宿主的代谢负担而不同。在本节中，我们讨论这个新课题，重点关注以下几个方面：

1）检测和表征脂肪组织微生物群的方法和挑战；

2) 微生物从肠道转移到脂肪组织的潜在来源和机制；

3）脂肪组织微生物群在不同脂肪库和代谢条件下的多样性和功能作用；

4) 对未来研究和治疗干预的影响和前景。

检测和表征脂肪组织微生物群的方法和挑战

研究脂肪组织微生物群的主要挑战之一是确保微生物检测方法的可靠性和有效性。多项研究使用基于 16S rRNA基因的细菌定量来识别和比较不同脂肪组织库和代谢条件下的微生物谱。然而，这种方法具有一些局限性，例如环境或试剂来源污染的风险、一些引物和探针的低灵敏度和特异性、以及难以区分活细菌和死细菌。

微生物从肠道转移到脂肪组织的可能途径

微生物从肠道转移到脂肪组织的起源和途径尚不完全清楚，但已经提出了几种机制。

1.

一种可能性是细菌或其成分通过增加肠道通透性穿过肠道屏障，这通常在肥胖和 2 型糖尿病中。

2.

另一种可能性是细菌或其遗传物质被免疫细胞主动运输，例如巨噬细胞或树突细胞，从肠道相关淋巴组织迁移到脂肪组织。

3.

第三种可能性是细菌或其成分由门静脉或淋巴系统携带至肝脏或其他器官，在那里它们可以影响局部或全身炎症和代谢。

脂肪组织微生物群，在不同脂肪库和代谢条件下的多样性和功能作用

脂肪组织微生物群的多样性和功能作用可能会因多种因素而异，例如脂肪库的解剖位置、宿主的代谢状态以及与其他宿主因素的相互作用。

例如，患有或不患有 2 型糖尿病的肥胖个体的不同脂肪组织库（皮下、肠系膜、网膜和肝脏）具有不同的微生物特征，并且这些特征与 BMI 无关。

组织特异性定量、分类和组成细菌特征与组织依赖性炎症标记物和代谢特征相关。

与体重正常的个体相比，肥胖个体的 SAT 细菌载量较高，细菌多样性较低，这些差异与脂质代谢和炎症相关基因表达的改变有关。

母乳中特定细菌的存在及其起源之间的联系

脂肪组织微生物群背景下的另一个重要挑战，涉及母乳中特定细菌的存在及其起源之间的联系，以及最终与“粉红色”脂肪细胞发育的可能联系。

“粉红色”脂肪细胞是一种可以发现的独特脂肪细胞在怀孕和哺乳期小鼠的皮下脂肪库中。这些粉红色脂肪细胞是源自皮下白色脂肪细胞的特殊细胞，产生并释放乳汁。

越来越多的证据表明，它们经历了一个转分化的过程，成为乳腺肺泡上皮细胞。证据还支持这样的假设：转分化可以以可逆的方式从白色到粉色、粉色到棕色以及棕色到肌上皮细胞发生。

在母乳中发现了具有独特组成的微生物群。健康女性的乳汁中细菌含量通常较低，主要包括葡萄球菌、链球菌、乳酸菌和其他革兰氏阳性菌，如棒状杆菌、丙酸杆菌和双歧杆菌，但也可以发现来自严格厌氧菌的DNA。它由协调的微生物群和互连网络构成。

关键的未知因素之一是乳腺组织以及最终母乳中微生物群的改变是否可能影响乳房健康、乳腺脂肪组织以及从白色脂肪细胞到粉红色脂肪细胞的转分化。值得注意的是，除了初乳和牛奶之外，无论是否哺乳的女性的乳腺组织都可能含有微生物群，这可能对乳腺癌的发生、进展和治疗产生影响。

对未来研究和治疗干预的影响和前景

脂肪组织微生物群的研究是一个新颖且有前途的研究领域，可能为代谢疾病的病理生理学和治疗提供新的见解。然而，许多悬而未决的问题和挑战仍然需要解决。例如：

• 脂肪组织微生物群与代谢结果之间的因果关系是什么？
• 饮食、生活方式、遗传、药物或其他环境因素如何影响脂肪组织微生物群？
• 我们如何操纵或调节脂肪组织微生物群以改善代谢健康？

需要更多的纵向、介入和机制研究，以及脂肪组织微生物群数据采样、处理、分析和报告的标准化方案，来回答这些问题。

07
肠道-脂肪轴以及肥胖和胰岛素抵抗生物标志物寻找

对肠道微生物群和脂肪组织之间复杂相互作用的研究揭示了一种有趣的相互作用，这种相互作用远远超出了消化和新陈代谢的范围。

肠道微生物群影响各种生理过程，包括能量稳态、炎症和胰岛素敏感性。肠道-脂肪轴代表了一个双向通讯系统，涉及肠道微生物群和脂肪组织之间交换的信号分子、代谢物和免疫介质。

脂肪组织曾经被认为是惰性能量储存库，现在被认为是一种活跃的内分泌器官，可以释放脂肪因子、细胞因子和其他具有全身效应的因子。另一方面，肠道微生物群产生一系列影响宿主代谢和免疫反应的代谢物。肠道微生物群和脂肪组织之间的这种动态相互作用为识别与肥胖和胰岛素抵抗相关的生物标志物开辟了新途径。

这种相互作用产生的潜在生物标志物有望识别有代谢紊乱风险的个体，从而实现早期干预和个性化策略，以减轻肥胖的影响并提高胰岛素敏感性。

▼
与肥胖和胰岛素抵抗相关的生物标志物

微生物多样性和组成

肠道微生物群多样性和特定微生物类群丰度的改变与肥胖和胰岛素抵抗有关。例如，脂肪细胞直径、葡萄糖和胰岛素敏感性的替代指标似乎与人类中阿克曼氏菌的丰度密切相关。皮下白色脂肪细胞直径与A. muciniphila丰度呈负相关，A. muciniphila丰度高的个体具有较低的平均脂肪细胞大小。尽管由于许多混杂因素和巨大的个体差异而仍存在激烈争论，但某些微生物（核心）特征的识别，可以作为代谢功能障碍的早期指标。

代谢物

微生物代谢物，例如短链脂肪酸、次级胆汁酸和三甲胺-N-氧化物，可以反映肠道微生物群活动，并可能预测肥胖和胰岛素抵抗的风险。

短链脂肪酸水平的增加还与体重、脂肪量、腰围、空腹血糖、胰岛素抵抗和炎症的减少有关。

次级胆汁酸水平升高与体重指数、腰臀比、空腹血糖、胰岛素抵抗和炎症降低有关。

三甲胺-N-氧化物水平的增加与体重指数、腰围、体脂百分比、空腹血糖、胰岛素抵抗、血压、炎症和氧化应激的增加相关。

脂肪因子和炎症标志物

受脂肪组织健康影响的大量脂肪因子和炎症标记物的循环水平可以作为肥胖相关胰岛素抵抗的指标。

对饮食的代谢反应

肠道微生物群对饮食干预反应的个体差异可能与肥胖风险和胰岛素敏感性相关，为个性化饮食建议打下了基础。

微生物-宿主相互作用基因

影响肠道微生物与宿主之间相互作用的遗传变异可能导致肥胖和胰岛素抵抗易感性，为风险评估提供遗传标记。

08
从实验室转移到临床：主要挑战

尽管过去几年人们对肠道微生物群和脂肪组织之间的相互作用获得了宝贵的见解，但将体外和动物研究的发现转化为人类仍然特别具有挑战性。

动物模型固有的局限性

无菌小鼠在没有肠道微生物群的情况下饲养，可以深入了解某些肠道细菌或细菌组合的作用。然而，这些小鼠在发育过程中缺乏微生物相互作用，因此代谢发生改变并损害免疫系统功能，这可能无法准确反映人类生理学。

遗传性肥胖小鼠（如ob/ob和db/db小鼠）有助于我们了解肥胖的病理生理学，但它们的遗传基础限制了它们向人类肥胖的转化，因为瘦素和瘦素受体缺陷在人类中很少见，而且突变会导致重大肥胖代谢调节途径的破坏。

物种差异与研究成果转化的复杂性

另一方面，高脂肪饮食的肥胖小鼠模仿了人类肥胖的某些方面，但未能复制该疾病的多因素性质。遗传和生活方式因素在人类肥胖中起着重要作用，并且很难在实验室中复制。

由于物种之间的生物学差异，将动物模型的研究结果转化为人类也具有挑战性。遗传变异、饮食、肠道微生物群组成和环境影响各不相同，使得直接翻译变得困难。动物模型常常过度简化复杂的人类代谢途径，并且无法解释在人群中观察到的异质性。这是动物研究的结果在人类研究中经常得不到证实的主要原因之一，也是为什么仅从动物实验中获得的数据必须谨慎解释的原因之一。

肠道微生物群的个体差异和动态性

尽管许多动物研究表明，针对肠道微生物群及其代谢物的干预措施有望对抗肥胖和代谢紊乱，但设计临床试验来证实这些发现提出了独特的挑战。肠道微生物群表现出显着的个体间差异，因此很难建立在不同人群中产生一致效果的标准化干预措施。更复杂的是，肠道微生物群是一个高度动态且复杂的生态系统，可能受到饮食、药物、压力和其他环境因素等多种因素的影响，并且肠道微生物群的变化可能需要一段时间才能显现出来。

肠道微生物干预领域标准化的缺乏延伸到研究设计、样本收集和数据分析，使得比较和评估这些干预措施的有效性变得极其困难。

干预参数的变异性

肠道微生物群干预的参数存在相当大的变异性。这种差异包括所使用的益生菌和益生元的类型、给药剂量以及干预的持续时间和时机。不同的临床和临床前研究使用不同的菌株或菌株组合，因此比较它们的功效具有挑战性。此外，最佳干预剂量和持续时间尚未确定，导致治疗方案不一致。干预开始的时间和给药途径也不同，给研究带来了额外的可变性。

数据收集缺乏标准化

样本收集方法的变化，例如粪便收集技术、储存条件和运输方案，可能会影响肠道微生物群数据的质量和一致性。此外，元数据（包括饮食信息、生活方式因素、药物使用和临床特征）的收集和报告在研究中通常不一致。缺乏标准化的数据收集程序阻碍了准确解释和比较结果的能力。

粪便样本的局限性

由于其非侵入性收集方法和足够的生物量用于分析，粪便样本仍然是大多数肠道微生物群研究的主要材料来源。然而，重要的是要认识到仅依靠粪便样本时的局限性，因为粪便中的微生物群可能无法准确代表肠道内不同位置的微生物群落，从而导致不完全了解对肠道微生物群的作用和对健康的影响。

肠道微生物群的空间异质性

肠道微生物群沿着胃肠道的长度而变化，其影响因素包括环境变化、营养可用性以及从胃到大肠的不同氧气水平。不同的微生物群落在这些不同的条件下茁壮成长。

粘膜与肠腔微生物群的差异

此外，肠腔（粪便）中的肠道微生物群可能与靠近肠壁的粘膜的肠道微生物群有很大不同。粘膜层是宿主与微生物相互作用发生的动态界面。附着于粘膜的微生物可以具有与内腔中自由漂浮的微生物不同的作用和效果。此外，肠道不同部位的微生物群落可能具有不同的代谢活动。例如，结肠中的细菌通过发酵产生各种代谢物，对宿主健康产生系统性影响。仅研究粪便代谢物可能无法提供完整的信息，因为它们可能受到不同肠道部分细菌之间相互作用的影响。

微生物易位与系统性影响

最后，某些细菌或代谢物可以从肠腔转移到身体的其他部位，可能影响远处的器官和系统。了解易位动态和所涉及的特定微生物种群需要更全面的采样策略，而不仅仅是粪便样本。然而，迄今为止，尚无明确的易于临床使用的生物标志物来全面反映肠道通透性及其动态。因此，尽管粪便提供了宝贵的见解，但认识到它们的局限性并解决准确描述整个胃肠道肠道微生物群的挑战对于更全面地了解它们在健康和疾病中的作用至关重要。

肠道微生物群分析的技术挑战

由于缺乏标准化技术和工作流程，分析肠道微生物群也面临着自身的挑战。不同的研究采用不同的方法来分析肠道微生物群，例如 16S rRNA 基因测序、鸟枪法宏基因组学或宏转录组学。每种方法都有其自身的优点和局限性，技术的选择会影响结果的准确性和全面性。

通过识别有助于各种生理过程的功能性细菌基因和途径，使用鸟枪法测序和生化解释的功能性宏基因组方法已成为微生物组研究的强大工具，但即使这种技术也有其局限性。除了高成本、数据解释的复杂性和功能注释的挑战之外，鸟枪法宏基因组测序仅提供有关功能基因存在的信息，但可能无法完全捕获有关基因表达和调控的信息。此外，不存在用于处理和分析肠道微生物群数据的标准化生物信息学流程。不同的质量控制、分类分配和统计分析方法可能会导致比较研究结果的差异和困难。

虽然存在上述困难与挑战，但科研的步伐不会就此停止。随着技术的不断发展和完善，肠道微生物群分析的方法也将不断改进。标准化的技术和工作流程的建立将有助于提高数据的可重复性和准确性，从而推动肠道微生物群研究突破。

09
结 语

与早期将脂肪细胞描述为储存和释放脂质的简单血管不同，我们越来越认识到脂肪细胞的复杂性。

当我们过量喂养脂肪细胞时，我们开始欣赏WAT对全身健康的无数贡献。了解肥胖相关的脂肪细胞功能障碍如何导致疾病状态，可能有助于开发新的细胞靶向策略，改善或恢复脂肪细胞功能。

虽然肥胖率持续上升，包括儿童肥胖率，但我们有了更多新兴治疗方法来解决肥胖和相关的合并症。鉴于肥胖、脂肪细胞大小和脂肪细胞功能障碍之间的紧密联系，减少脂肪量（和脂肪细胞大小）的策略是很好的治疗目标。

技术和数据整合的进步将继续为脂肪细胞如何受到体重增加的影响提供新的见解，并让我们更清楚地了解肥胖和相关疾病中的脂肪细胞功能障碍。

因此，尽管存在挑战，这方面的研究仍然充满着无限的潜力和机遇。微生物组时代的重点是了解和利用肠道微生物群的潜力，包括其在不同脂肪组织中的作用，这无疑是未来医学和医疗保健范式转变的重要组成部分。

主要参考文献

Hagberg CE, Spalding KL. White adipocyte dysfunction and obesity-associated pathologies in humans. Nat Rev Mol Cell Biol. 2023 Dec 12.

肠道短链脂肪酸如何让人变胖或变瘦

谷禾健康

在目前的审美中，无论男性或女性的肥胖都是不太加分项。除此之外，肥胖还被认为是几种疾病的重要标志物，特别是高血压、2 型糖尿病 (T2DM) 和代谢综合征，肥胖在这些疾病中发挥着明确而重要的病理作用。

肥胖的发生有多种病因，其中遗传倾向、错误的饮食习惯（脂肪食物）和生活方式（缺乏运动）是重要的。除此之外，某些激素失衡和某些药物的副作用也有助于肥胖的形成和发展。但可惜这些致病因素无法解释所有肥胖的原因。

因此，世界范围内的研究正在继续寻找和探究，旨在找出上述因素以外的因素，以便对肥胖实行更好的管理和补救措施，从而防止这一世界性流行病的发展和由于其导致的严重病理负担。

治疗肥胖有多种方法，包括饮食控制、基于激励的锻炼计划和胃绕道手术等，但并不适用于所有人。

最新研究进展揭示了肠道微生物群的构成和代谢与肥胖发生之间存在的关系。肠道微生物会帮助消化大部分食物，将其转化为营养物质、神经递质、维生素、激素等。肠道微生物组通过这些代谢物，可以影响几乎所有代谢活动。

短链脂肪酸作为肠道菌群代谢产物之一，在肥胖中发挥重要作用，本文一起来了解一下。

什么是短链脂肪酸 (SCFA)？

短链脂肪酸(SCFA)是身体和饮食中的一种脂肪酸。链长是指化合物主链中的碳原子数 (C)。

短链脂肪酸(SCFA)：5 个或更少的碳原子

中链脂肪酸(MCFA)：6 至 12 个碳原子

长链脂肪酸(LCFA)：13 至 21 个碳原子

极长链脂肪酸(VLCFA)：22 个或更多碳原子

短链脂肪酸是少于 6 个碳 (C) 原子的脂肪酸。

其中乙酸盐 (C2)、丙酸盐（C3）和丁酸盐 (C4)是主要的短链脂肪酸，是在结肠中碳水化合物的细菌发酵过程中形成的。

短链脂肪酸的存在会使回肠（小肠末端）到盲肠（大肠起点）的肠道 pH 值降低，从而防止有害细菌（如肠杆菌科和梭状芽胞杆菌）过度生长。

短链脂肪酸有助于修复“肠漏”，通过增加粘蛋白 2 (MUC-2) 的分泌来加强肠壁，从而防止LPS穿过屏障。

人体肠道中的短链脂肪酸

目前肠道微生物组，已经被视为是免疫系统和部分能量调节器的 “器官”。肠道微生物群促进消化和食物吸收以产生宿主能量 ，并提供维生素和短链脂肪酸。

短链脂肪酸是由肠道中的友好细菌产生的，它们是结肠细胞的主要营养来源。

在结肠中存在的总短链脂肪酸中，健康人体内的90%-95%是乙酸盐、丙酸盐和丁酸盐。

大多数短链脂肪酸在结肠中被吸收，与碳酸氢盐交换。短链脂肪酸是酸性的，而碳酸氢盐是碱性的。

短链脂肪酸和肥胖

关于短链脂肪酸和体重的信息存在一些相互矛盾的信息：

• 一方面，它们增加了热量利用率；
• 另一方面，它们与肥胖呈负相关。

总体而言，丁酸盐似乎对肥胖具有广泛的保护作用，丙酸盐具有混合关联，而乙酸盐与体重增加有关。

肥胖个体的粪便中短链脂肪酸浓度比瘦的个体高 20%。根据一些研究人员的说法，这可能反映了一种针对肥胖的补偿性保护机制，其中更多的量从粪便中排出。这将防止肠道中短链脂肪酸的积累增加，这可能导致体重增加。

丁酸盐和丙酸盐等短链脂肪酸会增加肠道激素胰高血糖素样肽 1 ( GLP-1 ) 和多肽 YY ( PYY ) 的形成。这些通过降低食欲来减少食物摄入量。丁酸盐和丙酸盐主要是抗肥胖的。

▼丁酸盐

丁酸盐主要被结肠细胞用作主要的能量来源。

丁酸盐的产生受产丁酸菌数量和大肠 pH 值的影响。丁酸盐主要由肠道中的厚壁菌门细菌产生，会影响大脑中的基因表达。产丁酸菌似乎在更酸性的环境（较低的 pH 值）中茁壮成长，而乙酸和丙酸盐细菌似乎在更碱性的环境（更高的 pH 值）中茁壮成长。

在结肠细胞的线粒体中，70%～90%的丁酸被氧化成乙酰辅酶A，随后通过三羧酸循环产生大量的ATP。丁酸盐已被发现可增加线粒体活性，预防代谢性内毒素血症，提高胰岛素敏感性，抗炎潜力，增加肠道屏障功能并防止饮食引起的肥胖。

除此之外，研究人员还在研究丁酸盐对抗自身免疫、癌症和心理障碍等方面的潜力。

▼丙酸盐

丙酸盐还通过门静脉循环到达肝脏，用于产生葡萄糖。丙酸盐是肝脏进行糖异生的主要能量来源，激活三羧酸循环，改变下丘脑食欲调节神经肽的表达谱，也能刺激脂肪组织增加瘦素的表达与释放。

丙酸盐已观察到可能促进或抑制肥胖的作用，但总体而言，它似乎对肥胖具有保护作用。

丙酸盐可抑制胆固醇合成，从而拮抗乙酸盐的胆固醇增加作用，并抑制脂肪细胞中抵抗素的表达。而且，已发现这两种短链脂肪酸通过其对厌食性肠道激素的刺激作用和增加瘦素的合成来引起体重调节。

▼乙酸盐

在所有三种短链脂肪酸中，乙酸盐似乎显示出更多的致肥胖潜力。它充当脂肪生成和胆固醇合成的底物。高脂肪饮食增加了 LPS 的吸收，而 LPS 又被发现与代谢性内毒素血症有关，并诱发炎症导致肥胖。

肠道中相当大比例的乙酸盐很容易被吸收并到达肝脏（通过门静脉循环），在那里它被用来制造胆固醇。

人体研究表明，在6名志愿者的饮食中给予乳果糖（经微生物群代谢产生大量乙酸盐）2周后，总胆固醇和LDL胆固醇、ApoB和血液中的乙酸盐水平均显著升高。

虽然乙酸盐主要是致胖的，但它也有一些可以防止肥胖的特性，其作用低于丁酸盐和丙酸盐。根据一些研究人员的说法，它可能通过增加GABA来对抗下丘脑（弓状核）的体重增加。

细菌种类和肥胖

肥胖动物和人的微生物群落多样性较低，拟杆菌门、疣微菌的百分比较低，厚壁菌门和放线菌的百分比较高。但是其中一些结果没有并不能在所有研究中重现。

种属层面：

<来源：谷禾健康肠道菌群检测数据库>

以下微生物导致肥胖的证据较少：

与较瘦的受试者相比，肥胖小鼠和人类体内的产甲烷古菌含量更高。

M. smithii与B. thetaiotaomicron的共定植导致膳食果聚糖发酵成乙酸盐，从而显着增加脂肪生成。

M. smithii存在于 70% 的人类中，它会产生甲烷。已发现通过去除氢原子来增强多糖和其他碳水化合物的发酵，导致更多的短链脂肪酸产生，从而增加它们的吸收。这些短链脂肪酸作为额外的能量来源发挥作用，可能导致体重增加和随后的肥胖。

与瘦受试者和胃绕道手术后的受试者相比，肥胖个体的产氢普雷沃菌科（一种拟杆菌门）和甲烷杆菌目（古细菌，它们是一种氧化产甲烷菌）的数量处于较高水平。研究人员假设氢气减少了，这使得短链脂肪酸的产量更高。这导致更多的能量被肠道吸收。

已发现肥胖人类和小鼠的肠道菌群特征如下：

• 普通拟杆菌Bacteroides vulgatus的相对比例低
• Erysipelotrichi 较高（与儿童热量摄入增加有关）
• Oscillibacter和Clostridium簇XIVa和IV（在易肥胖的小鼠中发现，并且在其抗肥胖的对应物中完全不存在）
• 瘤胃球菌高（其大多数物种属于几个梭菌簇，包括梭菌簇 IV 和 XIVa）
• 已发现Clostridium leptum（簇IV）与肥胖和体重减轻有关
• F. prausnitzii 与肥胖和糖尿病中低度炎症状态的减少直接相关（与卡路里摄入量无关）

增加短链脂肪酸的食物来源

▼直接含有短链脂肪酸的食物

主要来源是乳制品，黄油等，其中含有丁酸盐。例如，黄油大约含有 3% 至 4% 的丁酸。这听起来可能不多，但它比大多数其他食物都多。推而广之，酥油还含有丁酸。

其他类型的乳制品也很重要。开菲尔和酸奶通常含有益生菌。这些益生菌可以帮助提高短链脂肪酸水平，只要没有乳糖吸收问题。

然而需要注意的是，以上食物如黄油类的并不能多吃，而通过食物改善肠道菌群组成，从而增加短链脂肪酸是相对有效和安全的方式。

因此，饮食方式对于调节体内短链脂肪酸较为重要，低碳水化合物、高脂肪（或高蛋白）饮食可能降低丁酸盐的产量，因为这样的饮食方式可能会剥夺肠道中产丁酸的细菌最喜欢的食物。那么具体该怎么吃？

▼通过菌群调节增加短链脂肪酸的食物

吃大量富含纤维和抗性淀粉类的食物，例如水果、蔬菜和豆类，与短链脂肪酸的增加有关。其中每一种都是由许多不同的底物（食物中的元素）产生的，并且影响不同的肠道微生物，进而影响不同的短链脂肪酸的产生，在调节体重方面发挥着不同的作用。

一项针对 153 人的研究发现，植物性食物摄入量增加与粪便中短链脂肪酸含量增加之间存在正相关关系。

▼纤维摄入量和类型间接影响短链脂肪酸生成

摄入的纤维量和类型会影响肠道细菌的组成，进而影响短链脂肪酸的产生。例如，研究表明，多吃纤维会增加丁酸盐的产量。

以下类型的纤维最适合在结肠中产生短链脂肪酸：

菊粉：进食菊粉刺激肠道菌群中芽孢杆菌属和拟杆菌属的细菌，产生短链脂肪酸显著提高。菊粉还能维持肠黏膜屏障的稳态，激活AMPK，缓解糖脂代谢紊乱，恢复免疫监控，防止肥胖等代谢性综合征的出现。

• 大蒜、韭菜、洋葱、小麦、黑麦和芦笋中可以获取菊粉。

低聚果糖 (FOS)：低聚果糖主要用作替代甜味剂。

• FOS 存在于各种水果和蔬菜中，包括香蕉、洋葱、大蒜和芦笋
• 也存在于某些谷物和谷物中，例如大麦和小麦。
• 低聚果糖最集中的来源是菊芋、雪莲果。但很多人不会经常吃这些。

抗性淀粉：抗性淀粉具有许多优点，与肠道健康特别相关，一些研究人员认为，吃富含抗性淀粉的饮食可以促进产丁酸菌的生长。抗性淀粉如绿色香蕉，还可以帮助降低血糖水平。

• 大麦和糙米等全麦谷物含有抗性淀粉。
• 扁豆、绿色香蕉（但不是黄色香蕉）、煮熟后冷却的土豆和红薯也是极好来源。
• 一些块茎类如山药，也可以获取抗性淀粉。

果胶：水果是果胶的最主要来源——通常含有 5% 至 10% 的果胶。

• 果胶含量很高的水果包括桃子、苹果、橙子、葡萄柚和杏子。
• 柑橘类水果对果胶特别有效，尽管数量会因品种而异。柑橘皮作为果胶的来源更为有效。
• 相比之下，樱桃和草莓等软质水果通常含有较低水平的果胶。
• 胡萝卜是果胶含量最高的植物来源，一根大胡萝卜含有约0.58克果胶。
• 西红柿（中号番茄 0.37 克）和马铃薯（中号马铃薯 0.64 克）也是有用的果胶来源。
• 豌豆是果胶的最高豆类来源，每杯含有近一克果胶。
• 谷物也是果胶的良好来源。

阿拉伯木聚糖：阿拉伯木聚糖存在于谷物中。

• 它是麦麸中最常见的纤维，约占总纤维含量的 70%。

阿拉伯半乳聚糖，也称为甘露半乳聚糖，是一种有助于为肠道提供短链脂肪酸的糖类。

瓜尔豆胶跻身提供短链脂肪酸的食品之列。瓜尔豆胶是一种增稠剂，来自一种豆类。极少量的瓜尔胶对肠道有益，但大量会导致腹胀和胀气。

目前还有短链脂肪酸补充剂。最常见的类型是丁酸盐，如丁酸钠。这些补充剂是直接提供，而不是让身体去产生它。可能存在的问题是，使用这种类型的补充剂，丁酸盐通常在化合物到达结肠之前很久就被吸收了。这可能意味着带来的健康效果不佳，但是不能排除部分情况下补充剂可能仍然有用。

每种食物都有自己独特的营养成分，保持饮食多样性可以最大程度避免某些营养物质的缺乏。

一般人对饮食和补充剂的反应各不相同，因为每个人都有独特的“健康密码”。可能有些人吃了抗性淀粉或者高膳食纤维食物会出现腹胀，胀气等问题，可以进行肠道菌群健康检测，查看是哪些菌群超标可能带来的消化道问题。

需要深度挖掘自己的健康信息，并找到可能导致慢性健康问题的原因，然后根据个性化的建议调整，从而帮助达到最佳健康状态。

主要参考文献

Kallus SJ, Brandt LJ. The intestinal microbiota and obesity. J Clin Gastroenterol. 2012 Jan;46(1):16-24. doi: 10.1097/MCG.0b013e31823711fd. PMID: 22064556.

Chakraborti CK. New-found link between microbiota and obesity. World J Gastrointest Pathophysiol. 2015 Nov 15;6(4):110-9. doi: 10.4291/wjgp.v6.i4.110. PMID: 26600968; PMCID: PMC4644874.

Chakraborti CK. New-found link between microbiota and obesity. World J Gastrointest Pathophysiol. 2015 Nov 15;6(4):110-9. doi: 10.4291/wjgp.v6.i4.110. PMID: 26600968; PMCID: PMC4644874.

Blaak EE, Canfora EE, Theis S, Frost G, Groen AK, Mithieux G, Nauta A, Scott K, Stahl B, van Harsselaar J, van Tol R, Vaughan EE, Verbeke K. Short chain fatty acids in human gut and metabolic health. Benef Microbes. 2020 Sep 1;11(5):411-455. doi: 10.3920/BM2020.0057. Epub 2020 Aug 31. PMID: 32865024.

How Your Gut Microbiota Can Make You Fat (or Thin)，Last updated: August 24, 2022，selfhacked

Ríos-Covián D, Ruas-Madiedo P, Margolles A, Gueimonde M, de Los Reyes-Gavilán CG, Salazar N. Intestinal Short Chain Fatty Acids and their Link with Diet and Human Health. Front Microbiol. 2016 Feb 17;7:185. doi: 10.3389/fmicb.2016.00185. PMID: 26925050; PMCID: PMC4756104.