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综述与科普

综述转载 2026-05-26

肠道/健康基石菌——酪酸梭菌调控肠道微生态干预肥胖症的机制

丁香园-内分泌

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【摘要】肥胖症已成为全球性公共卫生难题,其与肠道微生态失调密切相关,传统干预手段存在诸多局限性。酪酸梭菌作为肠道核心基石菌,可通过多途径调控肠道微生态,实现对肥胖症的干预作用。本文综述了肥胖症的发病现状、机制及传统治疗的不足,重点阐述酪酸梭菌的临床应用场景,并从构筑肠屏障、调节菌群平衡、调控免疫、抑制炎症、改善能量代谢、调控食欲与饱腹感信号六个方面,结合前沿研究揭示其干预肥胖症的作用机制,为肥胖症的微生态防控提供理论依据与新策略。

【关键词】基石菌;酪酸梭菌;肠道微生态;肥胖症;肠道屏障;能量代谢

1、肥胖症的发病现状及危害

肥胖症已成为全球性的流行性疾病,其患病率在全球范围内持续上升,不同年龄、性别、种族人群均受其影响。2025年相关研究指出,肥胖及超重人群在全球人口中的占比持续增加,且呈现低龄化趋势[1],一项针对儿童的研究显示,肥胖症在儿童群体中的高发态势[2]。

肥胖症并非单一的体重异常,其可引发一系列严重的并发症,成为多种慢性疾病的重要诱因。肥胖患者易并发2型糖尿病,胰岛素抵抗是其核心病理环节,由肥胖引发的胰岛素抵抗可显著增加糖尿病的发病风险[3];同时,肥胖与心血管疾病、非酒精性脂肪肝密切相关,内脏脂肪堆积引发的代谢紊乱是其重要发病机制[4];此外,肥胖还与某些癌症、神经退行性疾病及阿尔茨海默病等存在关联,肠道菌群失调介导的代谢综合征是其重要连接机制[5],严重降低患者的生活质量,同时大幅增加医疗资源的消耗[4][6][7]。

2、肥胖症的发病机制

肥胖症的发病机制复杂,核心涉及能量失衡、慢性低度炎症、胰岛素抵抗及神经内分泌调节紊乱四大方面[4]。能量摄入长期大于消耗时,过剩能量以脂肪形式在体内储存,是肥胖发生的基础;脂肪组织尤其是内脏脂肪会发生巨噬细胞浸润,释放肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白介素-6(IL-6)等促炎细胞因子,诱发慢性低度炎症,进而诱导胰岛素抵抗[8][9],而胰岛素抵抗又会进一步加重糖脂代谢紊乱,形成恶性循环[3];此外,肥胖个体常存在瘦素抵抗、胃饥饿素与多肽YY等食欲调节肽的分泌失衡,导致饱腹感降低、食欲亢进,进一步加剧能量摄入过多的问题[5]。同时,肠道菌群结构与功能的异常在肥胖症的发生发展中扮演关键角色,菌群失调引发的肠道屏障受损、代谢紊乱及炎症反应,成为肥胖症发病的重要介导机制[10][11][12]。

3、传统治疗方式及局限性

肥胖症的传统干预手段主要包括饮食控制、增加运动、药物治疗及外科手术等[13][14]。饮食控制与运动干预通过调节能量摄入与消耗,实现体重控制,是肥胖症基础治疗手段;药物治疗通过抑制食欲、减少营养吸收或增加能量消耗等途径发挥减重作用;外科手术则主要通过改变胃肠道解剖结构,减少食物摄入与吸收,适用于重度肥胖患者[13][14]。

但上述传统手段均存在显著局限性:饮食控制与运动干预需患者长期坚持,临床中普遍存在依从性差的问题,且易出现体重反弹[13];减重药物多存在一定的副作用,部分药物还可能影响机体正常的代谢功能[15];外科手术属于有创操作,存在手术风险及术后并发症,且仅适用于特定人群[13][15]。整体而言,传统干预手段难以从根本上改善肥胖症的病理生理环节,寻找更安全、有效、可持续的干预策略迫在眉睫。

4、酪酸梭菌的临床前研究及机制机理

2024 年,美国微生物科学院院士赵立平团队在《Cell》上发表研究成果,明确提出产丁酸菌是维持机体健康的核心“基石功能群”,是维系健康状态的关键菌群[16]。2026 年 1 月,美国詹姆斯麦迪逊大学 Bisi T. Velayudhan 课题组在其发表的综述中进一步证实,以酪酸梭菌(Clostridium butyricum) 为代表的产丁酸菌是肠道基石菌,在维护肠道屏障完整性、调节机体免疫及维持整体健康方面均发挥着至关重要的作用[17]。

4.1 酪酸梭菌的临床前研究

在动物模型中,酪酸梭菌的干预显示出明确的抗肥胖效果。一项发表于《Nutrients》的研究中,Liao等人给高脂饮食诱导的肥胖小鼠口服酪酸梭菌,持续12周。结果显示,酪酸梭菌显著减轻了小鼠体重,其机制与增加棕色脂肪组织(BAT)中产热相关基因的表达以促进能量消耗有关。此外,酪酸梭菌还通过调节宿主胆汁酸代谢(如增加粪便中的熊去氧胆酸UDCA和血清中的猪去氧胆酸THDCA),影响了脂质代谢及附睾白色脂肪组织(eWAT)中的免疫相关基因表达[18]。

另一项国内研究也证实,在高脂饮食诱导的肥胖小鼠模型中,酪酸梭菌干预能够显著抑制体重增长,并改善血脂指标。与高脂饮食组相比,酪酸梭菌干预组小鼠的血清总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、低密度脂蛋白(LDL)及内毒素(LPS)水平均显著降低,同时高密度脂蛋白(HDL)水平升高,表明酪酸梭菌有助于改善由高脂饮食造成的脂代谢异常[19]。

此外,多项动物实验及基础研究证实,酪酸梭菌可显著改善饮食诱导的肥胖小鼠的代谢指标,减轻脂肪沉积,缓解胰岛素抵抗及高脂血症等肥胖相关并发症[20][21][22]。

4.2 酪酸梭菌的作用机制

基石菌酪酸梭菌通过多途径、多靶点干预肥胖症的发生发展,其核心作用机制围绕构筑肠屏障、调节菌群平衡、调控免疫、抑制炎症、改善能量代谢、调控食欲与饱腹感信号展开,且各机制间相互关联、协同作用,其具体作用机制如下:

4.2.1 构筑肠屏障

构筑完整的肠道屏障是酪酸梭菌干预肥胖症的核心机制之一[23][24]。酪酸梭菌产生的丁酸是结肠上皮细胞的主要能量来源[18],可通过促进结肠细胞的能量供应,维持紧密连接蛋白(ZO-1、Occludin)的表达与结构完整性,从而降低肠道通透性,有效修复高脂饮食及菌群失调引发的“肠漏”[23][24][25][26]。前沿研究发现,酪酸梭菌可通过IL-22/Reg3通路恢复肠道屏障完整性[24],同时丁酸可作为组蛋白去乙酰化酶(HDAC)抑制剂,或激活腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)信号通路,进一步巩固肠道屏障功能[23]。肠道屏障的修复可显著减少细菌脂多糖(LPS)等内毒素进入血液循环,降低代谢性内毒素血症的发生风险[27][28][29],从源头阻断肥胖相关慢性炎症的触发。

4.2.2 调节菌群平衡

酪酸梭菌可重塑肥胖患者紊乱的肠道菌群结构,恢复菌群多样性[21][30]。该菌可产生细菌素等抗菌物质,特异性抑制大肠杆菌、部分致病性梭菌等潜在致病菌的生长繁殖[21][22][30][31],同时促进肠道内有益菌的增殖,纠正肥胖状态下厚壁菌门与拟杆菌门的比例失衡[1][21]。2025年多项前沿研究证实,酪酸梭菌可显著改善饮食诱导肥胖小鼠的肠道菌群结构,缓解代谢紊乱[21];酪酸梭菌也能通过调节肠道菌群发挥显著的抗肥胖作用[22],恢复后的肠道微生态可重新发挥正常的代谢调节功能,为肥胖干预奠定微生态基础。

4.2.3 调控免疫平衡

酪酸梭菌可通过调节机体免疫细胞的分化与功能,维持免疫稳态,进而干预肥胖症的发展[20]。该菌可显著增加脂肪组织中调节性T细胞(aTregs)的数量,而aTregs是维持脂肪组织稳态、抑制脂肪组织炎症的关键细胞[20],同时酪酸梭菌可调节Th17/Treg细胞平衡,避免过度的免疫活化[20]。此外,丁酸作为酪酸梭菌的核心代谢产物,可促进FOXP3基因座上组蛋白的乙酰化,激活FOXP3基因表达,进一步促进调节性T细胞(Tregs)的生成[32],通过免疫细胞的调控,使机体免疫状态恢复平衡,减少免疫紊乱引发的代谢异常。

4.2.4 抑制炎症反应

抑制肥胖相关的全身慢性低度炎症,是酪酸梭菌干预肥胖症的重要环节[8][23]。酪酸梭菌可通过诱导抗炎细胞因子白介素-10(IL-10)的产生,同时显著抑制促炎因子TNF-α、IL-6的释放[8][28][33],从细胞因子层面减轻炎症反应;同时,通过修复肠道屏障减少LPS入血,可降低Toll样受体4(TLR4)信号通路的激活,进而抑制核因子-κB(NF-κB)等炎症信号通路的活化[27][28][29],阻断炎症级联反应。2025年研究还发现,酪酸梭菌可通过调节结肠视黄醇代谢和短链脂肪酸水平,抑制IgA相关黏膜免疫,缓解肠道炎症[33],而肠道炎症的缓解可进一步改善胰岛素信号传导,减轻胰岛素抵抗[8]。

4.2.5 改善能量代谢

酪酸梭菌主要通过肠道局部作用,间接改善机体全身的能量代谢,且部分作用不依赖丁酸途径[34]。其一,丁酸可作为信号分子激活肠道糖异生,促进血糖的稳态调节[31],2025年研究证实,酪酸梭菌可通过肠道-肝脏轴调控mTORC1信号通路,改善胃切除术后的胰岛素抵抗[31],对肥胖相关的胰岛素抵抗具有显著改善作用;其二,酪酸梭菌可调节宿主的脂质代谢,尤其是通过调控亚油酸代谢,减少脂质沉积,减轻肥胖相关的动脉粥样硬化等并发症[35];其三,最新研究发现,酪酸梭菌存在不依赖丁酸的抗肥胖途径,可直接调节机体能量代谢过程,为其作用机制的研究提供了新的方向[34]。

4.2.6 调控食欲与饱腹感信号

酪酸梭菌可通过调控肠道内分泌激素的分泌,调节宿主的食欲与饱腹感,从源头减少能量摄入[8]。该菌能促进肠道内分泌L细胞分泌胰高血糖素样肽-1(GLP-1)和酪酪肽(PYY),这两种激素是调节食欲的关键肠道激素,可通过延缓胃排空速度、增加饱腹感,同时作用于下丘脑的食欲调节中枢,抑制摄食行为,减少食物摄入[8],从而打破肥胖患者“食欲亢进-能量摄入过多-体重增加”的恶性循环,实现体重的有效管理。

5、总结

基石菌酪酸梭菌通过构筑肠屏障、调节菌群平衡、调控免疫、抑制炎症、改善能量代谢及调控食欲与饱腹感信号等多途径、多靶点协同作用,有效干预肥胖症及其相关代谢紊乱。动物实验研究已充分证实其在减轻体重、改善胰岛素抵抗、缓解脂质代谢异常等方面的显著效果,展现出良好的应用前景。值得关注的是,我国自主创研的酪酸梭菌CGMCC0313-1菌株拥有中美双发明专利,酪酸梭菌相关制剂早在2004年便被国家药品监督管理局批准,作为绿标OTC非处方药上市,标志着我国领先欧美等国二十多年实现了产丁酸菌药品制剂的产业化[36][37]。这一先发优势不仅为肥胖症的微生态防控提供了安全、便捷、可及的手段,也为进一步开展大规模临床转化与应用研究奠定了坚实基础。

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