糖又怕胖？这种肠道菌来帮忙！

原创

来源：高磊

2025-04-02 08:53:59

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核心提示：铭文嗜液链球菌（Streptococcus salivarius）的肠道共生菌，它能够通过产生胞外多糖（EPS）来防止因过量摄入蔗糖而导致的肥胖，为预防肥胖和相关生活方式疾病提供了新的潜在方法。

肥胖已成为全球性的健康问题，其主要原因是能量摄入与消耗的失衡，尤其是高脂肪和高糖饮食的过度摄入。蔗糖（日常食用糖）是西方国家饮食中常见的糖类之一，其摄入量的增加与肥胖和糖尿病等健康问题密切相关。尽管人类和细菌都利用蔗糖作为能量来源，但细菌的代谢途径与人类不同。在厌氧条件下，细菌通过糖代谢将丙酮酸转化为乳酸和其他有机酸，如短链脂肪酸（SCFAs；包括乙酸、丙酸和丁酸）。这些SCFAs不仅作为宿主的能量来源，还通过激活宿主的G蛋白偶联受体（如GPR41和GPR43）发挥信号传导作用，从而改善宿主的稳态。此外，细菌还能产生不同类型的储存多糖，如果聚糖和葡聚糖，这些多糖在调节宿主代谢中可能发挥重要作用。然而，共生细菌如何通过糖代谢影响宿主能量调节的具体机制尚不清楚。本研究旨在探索人类肠道中高产胞外多糖（EPS）的细菌，并研究宿主糖摄入与肠道微生物产生的EPS的益生元效应之间的关系，以及微生物代谢产物对宿主健康的影响机制。

2025年3月31日，京都大学分子神经生物学实验室Ikuo Kimura等人在Nature子刊 Nature Communications 上发表了题为：Sucrose-preferring gut microbes preventhostobesity by producing exopolysaccharides的研究论文。该文章为预防肥胖和相关生活方式疾病提供了新的潜在方法。

1.唾液链球菌（S. salivarius）的EPS产生特性及肥胖与唾液链球菌的关系

唾液链球菌能够从蔗糖中产生大量的胞外多糖（EPS），但不能从其他糖类（如葡萄糖或果糖）中产生EPS。EPS的结构包括果聚糖（levan）和葡聚糖（dextran），通过核磁共振（NMR）光谱分析确认。在含有15%蔗糖的MRS培养基中，唾液链球菌能够产生高达13 mg/mL的EPS，而在含有葡萄糖、果糖或葡萄糖+果糖的培养基中，EPS的产生失败。在健康人群中，唾液链球菌的丰度与肥胖呈负相关。肥胖人群的唾液链球菌丰度显著降低，同时粪便中的EPS和短链脂肪酸（SCFAs）水平也显著降低。通过宏基因组测序分析发现，肥胖人群的碳水化合物代谢途径受到抑制，EPS和糖酵解途径的活性减弱。

2.EPS对宿主代谢的改善作用及肠道微生物群落的变化

在高脂饮食（HFD）诱导的肥胖小鼠模型中，补充唾液链球菌产生的EPS（SsEPS）能够显著降低小鼠的体重和脂肪质量。补充SsEPS的小鼠表现出更低的血糖、血浆甘油三酯（TG）、非酯化脂肪酸（NEFA）和总胆固醇水平。SsEPS能够显著改善胰岛素抵抗和葡萄糖耐受性，提高血浆中胰高血糖素样肽-1（GLP-1）和肽YY（PYY）的水平，这些激素有助于调节食欲和能量平衡。SsEPS的摄入还增加了棕色脂肪组织的产热作用，表现为皮下白色脂肪组织中解耦联蛋白1（UCP1）的表达增加。SsEPS的摄入显著改变了肠道微生物群落的组成，增加了Bacteroidota和Verrucomcrobiota的相对丰度，同时降低了Firmicutes的丰度。通过宏基因组测序分析发现，SsEPS的摄入促进了果聚糖和葡聚糖的降解以及SCFAs的合成，这主要通过Bacteroidales S24-7群和Bacteroides属细菌的多糖代谢级联反应实现。

3.蔗糖诱导的代谢功能障碍的改善及人类粪便微生物群移植实验

在定植了唾液链球菌和Bacteroides属细菌的小鼠中，蔗糖摄入后，粪便中的EPS水平显著增加，且乙酸和丙酸水平显著提高。这些小鼠在蔗糖摄入后表现出更好的葡萄糖清除能力，血浆胰岛素和GLP-1水平显著提高。在长期蔗糖处理或高脂饮食诱导的肥胖小鼠模型中，唾液链球菌和Bacteroides属细菌的共定植显著降低了小鼠的体重、脂肪质量、血糖水平，并提高了血浆GLP-1和胰岛素水平。在定植了唾液链球菌占优势的人类粪便微生物群的小鼠中，蔗糖替代处理后，粪便中的SCFAs和EPS水平显著高于未定植或定植了非唾液链球菌占优势微生物群的小鼠。这些小鼠在蔗糖替代处理后表现出更低的体重和脂肪质量，以及更低的血糖水平和更高的血浆GLP-1水平。