近日，《Nature Medicine》在线发表了题为“Microbiome–metabolome dynamics associated with impaired glucose control and responses to lifestyle changes”的文章。该研究深入探讨了肠道菌群-代谢组动态变化与血糖控制受损以及生活方式改变之间的关系，系统揭示了肠道微生物与血液代谢物的动态互作在糖代谢异常中的作用，并提出了基于微生物－代谢轴的个性化干预策略。

研究发现如下：

1、微生物组贡献近1/3的血液代谢物变异，关键菌种浮出水面

研究人员应用梯度提升决策树（GBDT）算法，结合多组学数据，评估了肠道微生物群和饮食对血浆代谢物的预测能力，揭示了它们在代谢物变化中的重要性。研究发现，65.9%的代谢物与至少一个特征组显著相关，这与肠道菌群在调节免疫健康和影响代谢疾病中的作用一致。临床因素对代谢物循环水平的预测能力最强，可解释13.6%～66.3%的变异；肠道微生物群数据次之，可解释7.8%～47.2%的变异；饮食数据可解释1.3%～38.3%的变异。代谢组研究显示，临床因素、微生物群及饮食数据共同影响代谢物。饮食数据的预测能力占比分别为56.2%、29.4%和12.4%，揭示肠道微生物群对血液代谢物变异的影响约占三分之一，显著高于健康人群。

2、饮食-微生物群相互作用对血糖控制的影响

研究发现759种代谢物与血糖控制受损相关，其中502种在糖代谢异常患者中显著变化，涉及脂质和氨基酸代谢。部分代谢物在不同糖尿病亚组中共享或特异，143种（28.5%）与微生物组相关。502种代谢物中，特定宏基因组物种和生活方式因素影响血糖控制。马尿酸水平高与更好的代谢健康相关，毛螺菌科与之正相关，另枝菌属负相关。青春双歧杆菌可改善餐后血糖。异熊去氧胆酸盐水平与Ruminococcus gnavus细菌相关，可能与炎症和心血管疾病风险增加有关。血浆代谢组反映肠道微生物群个体差异，解释了49.4%的α多样性变异，显示微生物群与脂质、氨基酸相互作用的关联。

3、生活方式对糖尿病相关代谢物的调节作用

分析显示，约65.9%的T2DM相关代谢物可通过饮食或运动干预逆转。热量限制和低GI饮食改善了T2DM患者的糖脂代谢和体重，有氧运动和抗阻训练也显著改善了血糖和血脂水平。不同代谢物对干预的反应各异，有的仅对饮食或运动有反应，有的对两者都有或都没有。低碳高蛋白饮食在14天内显著改善了脂类和氨基酸代谢物，包括降低肝脂紊乱标志物。运动干预逆转了某些代谢物，但对马尿酸无短期影响。联合干预策略可逆转65.9%的异常代谢物，例如，长期运动提升马尿酸水平，而饮食调控胆汁酸代谢。

综上所述，该研究首次在未经治疗的个体中鉴定出502种与血糖控制改变相关的代谢物，其中143种与肠道微生物群相关，表明微生物群－代谢组的紊乱与血糖控制变化密切相关。这些代谢物有望作为生物标志物或治疗靶点，用于评估生活方式对代谢健康的影响。此外，研究证实了微生物群－代谢组轴在心血管疾病发生前就已发生改变，强调了早期针对肠道微生物群进行干预的重要性。在未来，综合生活方式的干预措施，结合针对肠道微生物群与代谢组轴的精准治疗手段，有望成为2型糖尿病（T2DM）预防和治疗领域的新趋势和重要方向。

参考资料：Microbiome–metabolome dynamics associated with impaired glucose control and responses to lifestyle changes | Nature Medicine