Cell Host and Microbe——[15.923] ① 分析德國KORA隊列中1976人的糞便樣本，發(fā)現腸道菌群多樣性和特定成員的相對豐度都呈現24小時的周期性震蕩；② 約15.2%的OTU存在節(jié)律性，87個OTU的節(jié)律性在2型糖尿病（T2D）患者中喪失，基于其中13個OTU構建預測模型可較好的區(qū)分T2D與健康人（AUC=0.79）；③ 在額外的德國驗證隊列中檢驗了該預測模型，與BMI聯用可提升對T2D的預測準確性，但該模型在英國隊列中表現不佳；④ 鑒定出與模型所用的13個OTU有關的26個菌群代謝通路。Arrhythmic Gut Microbiome Signatures Predict Risk of Type 2 Diabetes 07-02, doi: 10.1016/j.chom.2020.06.004【主編評語】生活方式、肥胖和腸道微生物組都是代謝疾病的重要風險因素。《Cell Host and Microbe》發(fā)表的一項最新研究，總共對德國3個隊列中4000多人的糞便菌群數據進行分析，表明腸道菌群特定成員的相對豐度在一天中呈現節(jié)律性震蕩，其中一些細菌的節(jié)律性在2型糖尿病（T2D）患者中出現紊亂。利用基于13個喪失節(jié)律的OTU（涉及普氏棲糞桿菌、大腸桿菌等）預測模型，可較準確的在德國人群中鑒定和預測T2D。該研究還通過宏基因組學方法鑒定出與T2D和腸道細菌節(jié)律變化相關的菌群代謝通路，涉及氨基酸、芳香族化合物和脂肪酸的代謝功能等。這些發(fā)現提示腸道菌群組成的晝夜震蕩及其相關的節(jié)律性功能，可能是代謝疾病發(fā)生發(fā)展中不可忽視的因素，其特征或可用于T2D的輔助診斷和預測，但應注意人群特異性。（@mildbreeze） Haller 教授解釋說：“為了觀察腸道菌群的變化是否能得出關于疾病情況的結論，需要進行所謂的前瞻性隊列研究。” 在這些前瞻性隊列研究中，沒有一個參與者表現出任何的疾病跡象。然后，一段時間后，再次對這些參與者進行檢測。通過這種方式，研究人員可以發(fā)現觀察到的某個現象是否為未來疾病發(fā)生的典型特征。 “當某些腸道細菌不遵循晝夜節(jié)律時，也就是說，它們的數量和功能在一天中沒有波動變化，這可能正是 2 型糖尿病的前兆。”本研究的另一位作者、時間生物學家 Silke Kiessling 博士說：“了解了這一點，我們就可以改善 2 型糖尿病的診斷。” 這些節(jié)律失常的細菌是潛在疾病的標志，研究人員將此稱為風險信號。“數學模型還表明，這種由節(jié)律失常細菌組成的微生物風險信號有助于診斷糖尿病。”該研究的第一作者 Sandra Reitmeier 解釋道。 營養(yǎng)學家 Haller 強調：“除了細菌及其在一天中的變化外，其他參數，如體重指數，也可以用來更好地預測一個人未來的疾病情況。” 那么，我們又是否可以利用腸道菌群科學改善 2 型糖尿病呢？
故事4
益生菌或可改善2型糖尿病
一項新研究表明，一種新型益生菌產品（Pendulum Glucose Control）含有 2 型糖尿病患者體內缺乏的腸道細菌，可以適度地改善血糖水平8。 這項發(fā)現于 2020 年 7 月 27 日在線發(fā)表于 BMJ Open Diabetes Research & Care 雜志上，作者是 Fanny Perraudeau 博士和他的同事們，他們都是 Pendulum Therapeutics 公司的工作人員。 該產品為特醫(yī)食品，包含了消耗低聚糖的 Akk 菌（Akkermansia muciniphila）和嬰兒雙歧桿菌（Bifidobacterium infantis），生產丁酸的Anaerobutyricum hallii、拜氏梭菌（Clostridium beijerinckii）和丁酸梭菌（Clostridium butyricum），以及益生元膳食纖維菊粉。 在為期 12 周的試驗中，已經服用二甲雙胍的 2 型糖尿病患者（不論是否服用磺脲類藥物）中，23 人被隨機分配到益生菌產品組，26 人接受安慰劑膠囊。 與服用安慰劑的參與者相比，積極治療組的參與者在 3 小時的標準飲食耐受性試驗中，血糖水平顯著降低了 36.1 mg/dL，糖化血紅蛋白平均降低了 0.6 個百分點。 此外，研究表明，該產品沒有出現重大的安全性或耐受性問題，只會產生短暫持續(xù) 3~5 天的胃腸道癥狀（惡心、腹瀉）。兩組之間的體重、胰島素敏感性或空腹血糖均無顯著差異。 當被問及對研究結果的看法時，沒有參與這項研究的營養(yǎng)學內分泌專家、醫(yī)學博士 Nanette I. Steinle 說：“在我看來，這項研究設計得很好，他們沒有夸大研究結果……我想說的是，對于那些血糖輕度或中度升高的人來說，這可能有助于促進他們的健康。” 然而，這種產品并不便宜，所以對一些患者來說，成本可能是一個限制因素，Steinle 博士說。他是巴爾的摩馬里蘭大學的醫(yī)學副教授，也是馬里蘭退伍軍人醫(yī)療保健系統內分泌科的主任。 Pendulum Therapeutics 公司的首席醫(yī)療官、該研究的首席作者 Orville Kolterman 醫(yī)學博士，在一次采訪中說，配方的特殊性把它與大多數商業(yè)上可用的益生菌區(qū)別開來。 他解釋說：“商店里出售的食品益生菌，主要是需氧菌，而與2型糖尿病相關的菌群異常主要在于厭氧菌，這就增加了生產難度。” 纖維成分菊粉也很重要，他說：“該產品可以使 2 型糖尿病的飲食管理更加有效，因為你需要纖維和微生物來發(fā)酵并產生短鏈脂肪酸，這些脂肪酸在很多方面都非常重要。” 這種降血糖作用部分可能與上述三種細菌產生的丁酸有關，丁酸與腸道上皮細胞結合，分泌胰高血糖素樣肽-1，從而抑制胰高血糖素的分泌。 而 Akk 菌（Akkermansia muciniphila）或可保護腸道上皮，并且有證據表明，它可以改善胰島素敏感性和人體的其他代謝反應。 Kolterman 博士在進入 Pendulum Therapeutics 公司之前是在 Amylin 制藥公司工作的，他評論說：“在工作了大約 30 年之后，我已經強烈地意識到，無論什么時候，只要你能做一些事情來回歸到大自然原有的樣子，你就是在做一件好事。” 在臨床上，Kolterman 博士說：“我認為在診斷出 2 型糖尿病后不久，在患者進行藥物治療之前，或許是服用這種益生菌的理想時期。” 然而，出于實際原因，這項研究是在已經服用二甲雙胍的患者中進行的，他說：“我們的結果是，它比二甲雙胍更有益，因為二甲雙胍并未成功控制這些患者的病情。” 他還指出，它可能對二甲雙胍不耐受的患者或糖尿病前期患者有益；目前正在進行一項關于糖尿病前期患者的研究。 Steinle 博士表示：“我想這可能對預防糖尿病的嘗試非常有幫助。糖尿病前期患者數量龐大。” 然而，她也警告說：“如果血糖超過 200 mg/dL，我不認為益生菌能把他們的血糖恢復到正常水平。” 益生菌干預或許可以在一定程度上幫助我們預防 2 型糖尿病，但是想要真正治愈 2 型糖尿病，這還不夠。不過，相信隨著腸道菌群與 2 型糖尿病的研究逐步推進，在不久的將來，腸道菌群可以為 2 型糖尿病的治愈做出更大的貢獻。 參考文獻：（滑動下方文字查看） 1.M. Gurung, Z. Li, H. You, R. Rodrigues, D.B. Jump, A. Morgun, N. Shulzhenko, Role of gut microbiota in type 2 diabetes pathophysiology, EBioMedicine 51 (2020) 102590.2.Kim S.H. The anti-diabetic activity of bifidobacterium lactis HY8101 in vitro and in vivo. J Appl Microbiol. 2014;117(3):834–845.3.Yoshida N. Bacteroides vulgatus and bacteroides dorei reduce gut microbial lipopolysaccharide production and inhibit atherosclerosis. Circulation.4.Stenman L.K. Probiotic B420 and prebiotic polydextrose improve efficacy of antidiabetic drugs in mice. Diabetol Metab Syndr. 2015;7:755.Reimer R.A. Combining sitagliptin/metformin with a functional fiber delays diabetes progression in zucker rats. J Endocrinol. 2014;220(3):361–373.6.S. Sanna, N.R. van Zuydam, A. Mahajan, A. Kurilshikov, A.V. Vila, U. Vosa, Z. Mujagic, A.A.M. Masclee, D.M.A.E. Jonkers, M. Oosting, L.A.B. Joosten, M.G. Netea, L. Franke, A. Zhernakova, J.Y. Fu, C. Wijmenga, M.I. McCarthy, Causal relationships among the gut microbiome, short-chain fatty acids and metabolic diseases, Nature Genetics 51(4) (2019) 600-+.7.Y. Liu, Y. Wang, Y. Ni, C.K.Y. Cheung, K.S.L. Lam, Y. Wang, Z. Xia, D. Ye, J. Guo, M.A. Tse, G. Panagiotou, A. Xu, Gut Microbiome Fermentation Determines the Efficacy of Exercise for Diabetes Prevention, Cell Metab 31(1) (2020) 77-91 e5.8.F. Perraudeau, P. McMurdie, J. Bullard, A. Cheng, C. Cutcliffe, A. Deo, J. Eid, J. Gines, M. Iyer, N. Justice, W.T. Loo, M. Nemchek, M. Schicklberger, M. Souza, B. Stoneburner, S. Tyagi, O. Kolterman, Improvements to postprandial glucose control in subjects with type 2 diabetes: a multicenter, double blind, randomized placebo-controlled trial of a novel probiotic formulation, BMJ Open Diabetes Res Care 8(1) (2020). 作者｜趙婧審校｜617編輯｜笑咲
