徐爱民团队报道肠道菌群及其代谢产物决定运动防治糖尿病的效果

来源：BioArt

原标题：Cell Metabolism：徐爱民团队报道肠道菌群及其代谢产物决定运动防治糖尿病的效果

糖尿病患病率持续攀升，逐渐成为危害人类健康的主要疾病之一。糖尿病及其并发症可通过健康膳食、增加体力活动等方式避免或延迟出现。其中，运动干预是成本效益最高的糖尿病早期防治干预手段。然而，临床研究发现，运动改善代谢的效果具有巨大的个体差异性。单纯的运动干预在7%-69%的人群中并不能显著改善机体代谢，甚至有少部分会变得更差。这种“运动抵抗”现象的病理机制至今尚未明确，因此也极大地限制了运动疗法的推广和应用。

2019年11月27日，香港大学李嘉诚医学院，生物医药技术国家重点实验室徐爱民研究团队在Cell Metabolism杂志上发表文章Gut Microbiome Fermentation Determines the Efficacy of Exercise for Diabetes Prevention，通过对本地糖尿病前期人群的运动干预研究发现，肠道菌群及其代谢产物是决定运动改善糖代谢及胰岛素敏感性的重要因素。个体肠道菌群特征可准确预测该参与者从运动干预中获益的可能性，并评估其是否需要通过进一步调节肠道菌群提高运动对机体糖代谢的改善效果。研究结果或有助于建立个体化糖尿病早期防治干预措施。

研究团队从本地社区中招募了771名志愿者，经筛选后，纳入了39名超重且糖耐量受损的参与者（糖尿病前期人群），并对其开展了为期12周的高强度运动干预。经过12周一对一的运动训练后，在没有任何药物和膳食干预的前提下，所有参与者的体重和体脂比例均显著降低，且降低程度相当，而糖代谢和胰岛素敏感性相关指标的改善效果却呈现出巨大的个体差异性。其中70%的参与者胰岛素敏感性相关指标显著降低（运动响应者），而剩余30%的参与者胰岛素抵抗的状态几乎没有改变（运动非响应者）。基于这一发现，研究团队通过宏基因组和代谢组整合分析以及动物模型实验进行了进一步的深入研究。

研究团队发现，经过12周的运动训练后，运动响应者和非响应者肠道菌群组成及功能的变化存在显著差异。运动响应者的肠道菌群合成短链脂肪酸、分解支链氨基酸的能力显著增强；而非响应者的肠道菌群则会合成大量不利于糖代谢的产物，如支链氨基酸、芳香族氨基酸等。将运动响应者的肠道菌群转移到肥胖小鼠模型中，小鼠胰岛素敏感性得到显著提高，而转移非响应者的肠道菌群则无法改善小鼠糖代谢。有趣的是，研究团队给转移了“运动抵抗”菌群的小鼠额外补充短链脂肪酸后，小鼠糖代谢紊乱的状态得到了有效的逆转。

研究团队亦发现，运动前个体肠道菌群特征能准确评估糖尿病前期人群从运动治疗中获益的可能性。基于肠道菌群及其代谢产物构建的预测模型，在另一批糖尿病前期人群中能准确预测运动干预对个体糖代谢改善效果。肠道菌群及其代谢产物有望成为评估和预测运动干预疗效的生物标志物。

本研究表明，肠道菌群及其代谢产物是介导运动改善代谢的重要因素，而肠道菌群适应不佳可能是导致“运动抵抗”现象的“罪魁祸首”。不同于以往的关联性研究，这项结合了随机对照干预实验和小鼠模型的研究首次为肠道菌群参与运动改善机体代谢提供了直接的因果证据。

目前运动干预已被广泛地应用于多种疾病的防治，肠道菌群及其代谢物或可成为其干预效果的监测指标。通过监测肠道菌群的变化，临床医生和运动专家将能够更好地评估个体从运动治疗中获益的程度，并通过调节肠道菌群来帮助这些运动治疗效果不佳患者，使他们也能够从运动中得到更大的获益。本研究为个体化糖尿病早期防治干预措施的制定提供了新的思路。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.cmet.2019.11.001