CM | 运动能改善糖尿病？还真不好说，关键得看肠道菌…
近年来一些科学家发现糖尿病发病率的增加除了与遗传背景、饮食变化有关外，肠道细菌群的改变对糖尿病的形成也有一定的影响。
现已发现肠道细菌群可通过改变人体肠道对人体的免疫系统、降血糖药物的吸收代谢、多糖吸收代谢等途径影响到糖尿病的发生和进展。甚至有研究发现，粪菌移植能够改善代谢综合症患者的血糖控制和胰岛素敏感性。
而肠道菌在运动量对于糖尿病的影响中扮演着极其重要的角色，曾经有报道称：专业运动员的肠道菌群多样性更高，而提高运动量后的小鼠肠道菌群会发生显著的变化。
2019 年 11 月 27 日，中国香港大学徐爱明课题组在 Cell Metabolism 上发表了一篇题为《Gut Microbiome Fermentation Determines the Efficacy of Exercise for Diabetes Prevention》的研究。
图片来源：Cell Metabolism
研究人员就肠道菌群介导运动影响糖尿病病情变化的个体化差异就行了进一步研究，发现在特定肠道微生物的驱动下，运动能改善患者的胰岛素敏感性。
此外，团队还研发了用来预测个体是否具有正性介导运动改善糖尿病病情的肠道菌群的机器算法。
主要内容
首先，团队对糖尿病前期个体对高强度训练的血糖反应异质性进行了探索研究。符合条件的参与者被随机分为静坐组（用于对照）和时长为 12 周的受监督运动组。所以实验对象均正常饮食，无特殊处理。
结果发现，运动组的体重和肥胖度均有下降，胰岛素敏感性、血脂谱、心肺适合度和胰岛素敏感性相关脂肪因子水平均显著改善。葡萄糖稳态和胰岛素敏感性具有高度异质性。
图片来源：Cell Metabolism
考虑到肠道菌群在调节葡萄糖稳态和胰岛素敏感性方面的重要作用，团队接下来探讨了肠道菌群是否参与了队列中运动的异质性代谢效应。
结果发现通过运动干预，所有参与者的肠道菌群均发生适度的但具有可区分性的变化。
比如厚壁菌门（Firmicute）中产生丁酸酯类的属门之间的正性联系明显增加，前人证实其菌群丰度与肥胖和二型糖尿病有关；拟杆菌 (Bacteroidetes) 和梭状芽胞杆菌 (Firmicute) 相互间的联系就在运动干预后增强。
图片来源：Cell Metabolism
此外，团队还进一步深入探究了运动应答者与无应答者肠道菌群的差异，也就是运动对葡萄糖稳态和胰岛素敏感性的异质性反应是否与肠道的差异变化有关。
结果发现无论是应答者还是无应答者，运动前后 α 或 β 多样性均无显著差异。但是随着时间延长，出现两个亚组之间肠道菌群分离。
图片来源：Cell Metabolism
另外还发现，12 周后无应答者的肠道菌群谱与对照组（久坐）相似度很高，表明即使在足量运动的条件下，那些天生的无应答者肠道菌群仍不会发生明显改变，也就是说他们即使运动也不会改善糖尿病病情。
值得一提的是，团队还观察到应答者中链球菌群数量显著增加，Lanchospiraceae 细菌 (一种丁酸盐产生者) 增加了 3.5 倍；无应答组瘤胃球菌（可以缓解由于移植了营养不良供体的肠道菌群而引起的代谢障碍）减少了近 70%！
另外还有一种菌，还有一项日本研究发现一种叫 Alistipes shahii 的炎症相关菌，在日本胖子中数量很高，反应组中该菌水平降低 43%；无反应组提高 3.88 倍。
图片来源：Cell Metabolism
任何 CNS 文章都离不开小鼠的参与，本文最大的特色是将人类肠道菌群移植给了小鼠。
为了进一步研究不同肠道菌群在运动影响葡萄糖代谢和胰岛素敏感性的媒介关系，团队将收集的两个应答者和两个无应答者的肠道群落移植给接受常规抗生素干预的小鼠。
结果显示移植了应答来源的小鼠葡萄糖和胰岛素水平显著降低，糖耐量明显改善。
图片来源：Cell Metabolism
延展阅读
本文的通讯作者之一的 Gianni Panagiotou 是中国香港大学理学院生物科学学院系统生物学和生物信息学小组教授，同时也在德国莱布尼茨研究所任职，是世界著名的微生物学专家。其团队近年来一直致力于微生物与人类疾病健康方面的研究。
2016 年 Gianni Panagiotou 团队与港大李嘉诚医学院及东芬兰大学医学系合作，研发出一种对肝癌具有潜在治疗效果的混合益生菌 Prohep，彰显了益生菌在肠外癌症预防和治疗中的非凡潜力，并可适用于其他癌症的研究。成果发表在 PNAS 上。
图片来源：PNAS
2018 年，Gianni Panagiotou 团队研究了香港地铁系统的环境暴露与城内和城际交通流量可能对皮肤菌群和耐药组的影响。为未来公共卫生战略提供了重要的参考，以减轻境内和跨境病原体和抗生素耐药基因（ARG）的传播。
图片来源：Cell Reports
小结
本文最大的亮点是将人类肠道菌群移植给小鼠，最大的的贡献莫过于设计了非侵入性替代测量算法。
研究的主要限制是样本量较小，且人种仅局限于中国男性。纳入标准过于严格也限制了成果应用的普适性。
作者们本身也说，该算法模型的普适性需要在更大和更多样化的人口中进一步验证。这也算开了个好头。
