解密糖尿病：肠道微生物群如何影响疾病风险

在最近发表在《自然医学》杂志上的一项研究中，一个科学家团队检查了来自糖尿病前期、2 型糖尿病和正常血糖状态的人的 8,000 多个宏基因组序列，以确定亚型和菌株特异性的微生物特征和功能如何影响 2 型糖尿病的病理机制。

2型糖尿病是一个快速增长的全球性健康问题，影响着全球超过5亿人。2型糖尿病患者的胰腺β细胞质量和功能会随着时间的推移而下降，胰岛素抵抗通常伴有低度全身炎症。

有证据表明，肠道微生物群在人体新陈代谢和健康中发挥着至关重要的作用，并且经常与遗传和环境因素相互作用。研究还发现了与2型糖尿病相关的独特肠道微生物特征。

然而，许多此类研究都是小样本进行的，或者没有控制肥胖或二甲双胍使用等因素。

要了解亚型和菌株特异性肠道微生物组功能在分子水平上在 2 型糖尿病病理学中的作用，需要来自大量人群的标准化数据。

在这项研究中，研究人员分析了来自欧洲、美国和中国的 10 个队列的宏基因组数据，这些队列的血糖状态正常、糖尿病前期或 2 型糖尿病患者，以揭示导致 2 型糖尿病病理的肠道菌群的菌株特异性功能和分子特征。

虽然先前的研究已经发现了增加2型糖尿病代谢风险的特定微生物种类和微生物群落，但它们并没有考虑到微生物的致病机制具有菌株特异性这一事实。例如，大肠杆菌的K12菌株是无害的，而O157菌株却是致病的。

研究人员从六个已发表的数据组和四个新的数据组中获得了超过 8,000 个宏基因组测序数据，涵盖了十组不同血糖状况的人群。

首先对来自队列和宏基因组序列的表型数据进行标准化处理，最终的研究人群包括 1,851 名 2 型糖尿病患者、2,770 名糖尿病前期患者和 2,277 名血糖状态正常的参与者。

美国糖尿病协会的诊断标准用于协调数据集，其中包括口服葡萄糖耐量测试、空腹血糖水平、药物使用和体重指数等风险因素，以及炎症和代谢因素的实验室测试。

首先评估2型糖尿病状态与肠道菌群总体结构之间的关联。然后，使用回归模型识别物种水平的特征，并根据血糖状态分析不同组间微生物特征分布的差异。

研究人员还进行了特定队列的荟萃分析，以检验群落水平的微生物功能（如酶和生化途径）与 2 型糖尿病之间的关联。

此外，还进行了敏感性分析，以确保与 2 型糖尿病相关的已鉴定微生物特征不是部分由合并症引起的。

该研究在2型糖尿病患者中发现了19个在系统发育上不同的菌群失调物种。2型糖尿病患者的肠道菌群中，梭菌(Clostridium bolteae)的丰度较高，而丁酸弧菌(Butyrivibrio crossotus)的丰度较低。

此外，由于这种菌群失调而导致的微生物群落水平的功能变化与葡萄糖代谢紊乱和 2 型糖尿病病理有关。

与 2 型糖尿病相关的其他途径与微生物群落水平的功能变化有关，包括丁酸发酵减少和细菌免疫原性结构成分的合成增加。

当针对特定细菌菌株进行分析时，研究还发现 2 型糖尿病病理与肠道微生物组之间的关联在物种内表现出异质性。

菌株特异性功能（如水平基因转移、支链氨基酸生物合成以及与炎症和氧化应激相关的功能）对这种异质性有显著影响。

个体间 2 型糖尿病风险的差异也与 27 种肠道微生物群的物种内多样性有关，其中包括直肠真杆菌，其在种群水平上表现出菌株特异性。

总体而言，研究表明肠道微生物群失调在 2 型糖尿病的发病机制中起功能性作用，直接参与葡萄糖代谢和丁酸发酵等机制。

此外，结果还表明，菌株特异性功能与 2 型糖尿病病理存在异质性关联，为肠道微生物群与 2 型糖尿病相关的机制提供了新的见解。