REVIEWS & SCIENCE
综述与科普
肠道/健康基石菌——酪酸梭菌改善进食障碍的作用机制
丁香园-消化内科
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【摘要】进食障碍是一类患病率高、危害严重的精神障碍,传统治疗存在疗效有限、药物匮乏及服务可及性差等局限。近年来,产丁酸菌匮乏所代表肠道菌群失衡被证实参与进食障碍的发生发展,而以酪酸梭菌为代表的产丁酸“基石菌”展现出多靶点调节潜力。本文系统综述了酪酸梭菌在进食障碍中的临床前研究进展,并从构筑肠屏障、重建肠道微生态平衡、免疫调节与抑炎、肠-脑轴调控四个维度阐释其作用机制。现有证据表明,酪酸梭菌可改善摄食行为与代谢紊乱,我国已率先实现酪酸梭菌制剂的产业化,为进食障碍的辅助治疗提供了新思路。
【关键词】进食障碍;酪酸梭菌;基石菌;肠道菌群;肠-脑轴;短链脂肪酸
一、进食障碍流行病学现状及危害
进食障碍已成为全球范围内不容忽视的公共卫生问题。流行病学调查显示,其终生患病率在一般人群中约为2%至5%,在青少年群体中的点患病率则高达5.23%[1]。该疾病在男性中的发生率被长期低估,一项针对15至35岁男性的研究显示其患病率可达21.3%[2]。全球疾病负担研究的数据表明,从1990年至2021年,进食障碍的年龄标准化发病率呈上升趋势,且高社会人口学指数地区的疾病负担最为沉重,年轻女性(尤其是15-24岁)是最高危人群[3]。进食障碍的危害极为严重,不仅导致电解质紊乱、心动过缓等严重的躯体并发症,还常与抑郁症和焦虑症共病,显著损害社会功能和生活质量[1]。其中,神经性厌食症的死亡率尤其惊人,可达每1000人年5.1例,几乎是同龄人群的6倍,且四分之一的死亡源于自杀[1]。
二、进食障碍的发病机制
肠道菌群代谢产物丁酸的匮乏是进食障碍发病机制中的关键环节。临床研究发现,神经性厌食症患者粪便丁酸水平显著降低,并与焦虑、抑郁等共病症状密切相关[4]。机制研究揭示,菌群源性丁酸通过作用于下丘脑AgRP神经元的初级纤毛,抑制AgRP神经元活性,从而发挥抑食欲效应;破坏纤毛可完全阻断该作用[5]。此外,童年创伤等环境风险因素可通过降低菌群多样性、抑制丁酸合成通路,介导进食障碍患者的精神病理[6]。同时,动物实验表明,抗生素诱导的菌群耗竭或无菌状态可改变下丘脑食欲调节神经肽的表达[4],进一步佐证菌群-肠-脑轴的核心调控地位。综上,靶向补充产丁酸菌或丁酸类似物,有望成为进食障碍的新型治疗策略。
三、传统治疗策略的局限性
尽管肠道菌群失衡在进食障碍发病中的作用日益明确,但目前针对该病的传统治疗策略仍存在多方面局限。首先,现有治疗的总体疗效有限,药物干预选择极为不足,目前尚无任何药物获批用于治疗神经性厌食症,贪食症和暴食症也仅各有极少数药物可用,且多数患者应答不佳[7]。其次,传统治疗常采用标准化的“一刀切”模式,忽视了患者在生物学、心理特质及病程阶段等方面的显著异质性,难以满足个体化需求,这促使研究者呼吁向更为精准、灵活的治疗方向转变[8]。此外,服务可及性方面存在系统性障碍,仅有19%至36%的患者能获得专业治疗,从发病到接受干预的平均延误时间长达2.5至6年,凸显了医疗资源分布不均与诊疗门槛过高的现实困境[9]。这些局限共同表明,亟需发展更具个体化、包容性和可及性的新型治疗策略。
四、酪酸梭菌的临床前研究及作用机制
2024年,美国微生物科学院院士赵立平教授团队在《Cell》期刊发表研究成果,首次提出具有产丁酸功能的菌群构成机体的核心“基石功能群”,是维持肠道与机体健康的关键[10]。随后,2026年美国詹姆斯麦迪逊大学Bisi T. Velayudhan团队在综述中进一步明确,以酪酸梭菌(Clostridium butyricum)为代表的产丁酸菌,正是这一核心“基石菌”的重要组成部分[11]。
4.1 酪酸梭菌的临床前研究
近年来,酪酸梭菌在进食障碍相关领域的临床前研究取得进展。一项发表于《Microorganisms》的研究利用鳜鱼模型,在其从活饵转为人工颗粒饲料诱发摄食障碍后,添加酪酸梭菌(10⁸ CFU/mL)干预28天,结果显示该菌可显著提高摄食率和存活率,其机制与逆转血清溶菌酶和免疫球蛋白M下降、恢复抗氧化酶活性、上调食欲刺激因子AgRP表达,以及减少肠道致病菌气单胞菌丰度、改善肠绒毛形态有关[12]。上述研究为酪酸梭菌通过肠-脑轴调节摄食行为提供了重要线索。
4.2 酪酸梭菌的作用机制
酪酸梭菌之所以能取得上述显著的临床疗效,主要源于其多靶点的作用机制,具体体现在以下几个方面:
1、构筑肠屏障
在肠道机械屏障方面,酪酸梭菌 CGMCC 0313-1 可显著上调紧密连接蛋白 ZO-1 和 Occludin 的表达,降低肠黏膜通透性,改善肠黏膜形态结构[13]。在化学屏障方面,2025 年的一项研究发现,酪酸梭菌通过抑制 Notch 信号通路,促进杯状细胞分泌黏蛋白 MUC2,从而增强肠道黏液屏障功能[14]。此外,在神经行为异常相关模型中,酪酸梭菌可通过调节 Trek1 通道改善肠道屏障功能,并缓解相关行为异常[15]。在代谢与营养紊乱模型中,酪酸梭菌干预还能降低血清内毒素和炎症因子水平,减轻系统性炎症反应[16]。上述研究表明,酪酸梭菌通过调控紧密连接蛋白表达、促进黏液分泌、维护肠黏膜完整性等多重途径增强肠道屏障功能,为其在进食障碍中的潜在应用提供了理论依据。
2、重建肠道微生态平衡
首先,酪酸梭菌 CGMCC 0313-1 可显著抑制肠道病原菌的过度增殖,干预后有害菌属丰度显著降低,同时减轻肠道炎症反应[17]。其次,酪酸梭菌通过代谢产生丁酸等短链脂肪酸,一方面为肠上皮细胞提供能量,另一方面可促进有益菌群的增殖,干预后肠道有益菌丰度显著恢复,与宿主代谢稳态和摄食调控密切相关[18]。此外,酪酸梭菌能选择性促进益生菌的生长,同时抑制肠杆菌科等条件致病菌的扩增,从而重建健康的肠道菌群结构[19]。研究显示,酪酸梭菌可显著提升营养紊乱状态下机体的肠道菌群多样性与相对丰度,优化菌群组成结构,同时降低血清炎症因子 IL-6 和 TNF-α 水平[20]。上述研究表明,酪酸梭菌通过抑制病原菌、促进有益菌、增加菌群多样性及短链脂肪酸产生等多重途径维护肠道微生态平衡。
3、免疫调节与抑炎反应
在黏膜免疫调控方面,酪酸梭菌可调节免疫球蛋白 A(IgA)相关的肠道黏膜免疫反应,其机制与调节结肠视黄醇代谢、增加短链脂肪酸水平有关,从而减轻肠道炎症损伤[21]。在炎症信号通路层面,酪酸梭菌可通过调节腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)/ 核因子 -κB(NF-κB)信号通路,减少促炎细胞因子(如 IL-6、IL-1β、TNF-α)的产生,发挥系统性抗炎作用[22]。在免疫细胞层面,酪酸梭菌通过 TLR2/MyD88 信号通路诱导肠道巨噬细胞产生 IL-10,并促进调节性 T 细胞(Treg)的分化,从而抑制过度炎症反应[23,24]。上述研究表明,酪酸梭菌通过多通路协同发挥免疫调节与抗炎作用。
4、肠-脑轴调控
基于上述发病机制,酪酸梭菌作为重要的产丁酸菌,可通过恢复 SCFAs 水平反向调节下丘脑食欲神经肽的表达,从而纠正中枢食欲感知的失衡。下丘脑弓状核中表达促食欲的神经肽 Y(NPY)和刺鼠相关蛋白(AgRP)的神经元与表达抑食欲的阿黑皮素原(POMC)的神经元共同构成能量平衡的核心调控网络。研究表明,肠道菌群及其代谢产物短链脂肪酸(SCFAs)可直接调节这一中枢通路:抗生素清除菌群后,小鼠下丘脑 POMC 表达升高、NPY 和 AgRP 降低,伴随摄食量下降,而补充 SCFAs 可恢复 NPY 水平并增加摄食量[25]。在神经性厌食症动物模型中,菌群变化与下丘脑 NPY 和 POMC 的 mRNA 水平存在显著相关性[7]。人工甜味剂诱导的菌群失调可减少 SCFA 产生菌(如酪酸梭菌)丰度,损害肠道屏障,促进炎症,进而削弱饱腹信号并激活促食欲通路[26]。产丁酸菌酪酸梭菌,可通过恢复 SCFAs 水平间接调节下丘脑食欲神经肽的表达,从而双向调节中枢食欲感知。
五、总结
进食障碍作为全球高发且危害严重的精神障碍,其现有治疗手段存在疗效有限、药物匮乏及服务可及性差等显著局限。以酪酸梭菌为代表的产丁酸“基石菌”展现出多靶点的调节潜力:它能够修复肠道屏障功能、重建微生态平衡、抑制炎症反应,并通过“菌群-短链脂肪酸-下丘脑”轴双向调节中枢食欲感知。值得关注的是,目前医用微生态制品开发国家地方联合工程研究中心崔云龙教授团队在国家863计划的支持下,筛选出了高产丁酸的酪酸梭菌菌株CGMCC0313-1,在高密度发酵、微囊化制剂工艺上取得突破,成功实现基石菌酪酸梭菌的产业化,并已作为绿标OTC非处方药上市[27,28],领先欧美二十余年。鳜鱼摄食障碍模型和肥胖小鼠模型已初步验证了酪酸梭菌改善摄食行为与代谢紊乱的积极效果,为进食障碍的个体化治疗开辟了新路径。
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