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1、肠道微生物多样性与能量代谢调控及肥胖关系杨虹坤1肠道微生物概述2肠道微生物与宿主间的相互关系3宿主基因型和遗传关系对肠道微生物多样性的影响4肠道微生物对多糖发酵及宿主能量代谢的影响5肠道微生物对宿主基因表达与脂肪贮存的影响6肠道微生物与人类共进化一肠道微生物概述细胞总量几乎是人体自身细胞的10倍编码的基因数量至少是人体自身基因的100倍“肠道元基因组”(gutmetagenome)Fig.2.Ascanofthreetransversetissuesegmentsoftheintestinaltractfromahealthy16-week-oldpig.B
2、acterialcolonization(orangemicrocolonies)issparseintheduodenum(A)andincreasesthroughileum(B)andcolon(C).ThemicrographwasmadewitharedfluorescentgeneralEUB-bacterialprobeandscannedwithaGenepix4200ALscannerat5mmresolution.一肠道微生物概述拟杆菌门（Bacteroidete）以多形拟杆菌为代表,能降解一大类人体不能被消化的植物多糖(如纤维素、半纤维
3、素、果胶、抗性淀粉等)。人体肠道几乎不含多糖消化酶,而多形拟杆菌能编码64种多糖降解相关的酶,从而降解多糖,为宿主提供额外的能量。一肠道微生物概述硬壁菌门:直肠真杆菌拟杆菌门:多形拟杆菌变形杆菌古生菌:嗜温产甲烷菌一肠道微生物概述目前硬壁菌门（Firmicute）基因测序尚未完成,但有资料显示,直肠真杆菌(硬壁菌门)至少含有44种与抗性淀粉降解酶有关的基因。硬壁菌门可能与拟杆菌相似,即降解人体所不能降解的多糖,为人体提供能量。一肠道微生物概述在多糖代谢链中,古生菌是最后的微生物环节。微生物降解多糖为短链脂肪酸,二氧化碳和氢气。“嗜温产甲烷菌”(Methano
4、brevibacter)通过产生甲烷来降低氢气的分压,有利于维持厌氧的环境,并因此增加了微生物的发酵效率。二肠道微生物与宿主间的相互关系互惠共生宿主为微生物提供稳定的富营养的生存环境并有选择地让某些微生物定植些微生物及其代谢产物能影响宿主黏膜免疫系统的发育、血管发生、肠道上皮的修复更新及肠道功能的维持,并还能影响宿主基因的表达,参与宿主脂类代谢调控。三宿主基因型和遗传关系对肠道微生物多样性的影响肠道内微生物群落一旦形成后,在一定的时间内就能保持相对稳定,但群落的形成并不是随机的,其多样性除了受到宿主食物来源与种类、肠道运动以及肠道内微生物之间关系的影响外,宿
5、主基因型和宿主间的遗传关系也是重要的因素之一。四肠道微生物对多糖发酵及宿主能量代谢的影响食物中不能被宿主消化酶降解的多糖是肠道微生物主要的可利用物质,在肠道内被降解成单糖和短链脂肪酸(SC-FA),然后被宿主吸收利用,参与肝脏内甘油三酯的合成,影响宿主体脂的贮存和能量代谢。四肠道微生物对多糖发酵及宿主能量代谢的影响微生物组能编码一些在人类自身进化过程中没有必要出现的参与多糖分解的酶,促进多糖的分解吸收,调控宿主的能量代谢。当食物中的多糖来源减少时,肠道微生物对宿主消化道粘液内内源多糖的利用能有效地补偿宿主的能量需要。此外,微生物群落组成结构的差异影响肠道微生
6、物养分分解模式,肠道内高比例Firmicute/Bacteroidete构成的微生物区系能更有效地摄取食物中的热量和促进宿主体内脂肪的贮存。五肠道微生物对宿主基因表达与脂肪贮存的影响美国的JefferyI.Gordon领导的小组通过对无菌小鼠(GF)和肠道内定植正常菌群的普通小鼠(COVN-R)的比较,研究肠道菌群对宿主的代谢,特别是对脂肪存储的影响。在给予相同的多糖丰富的食物(57%碳水化合物,5%脂肪)的情况下,CONV-R小鼠与GF小鼠相比,身体脂肪总量增加42%,而每天食物消耗却减少29%。五肠道微生物对宿主基因表达与脂肪贮存的影响1肠道微生物区系调
7、控宿主Fiaf基因表达与甘油三酯合成2肠道微生物通过对转录因子的调控影响宿主脂肪的合成和分解3肠道微生物影响体内脂肪合成酶和分解酶的表达量和活性五肠道微生物对宿主基因表达与脂肪贮存的影响1肠道微生物区系调控宿主Fiaf基因表达与甘油三酯合成：微生物发酵产生的短链脂肪酸被肠道上皮细胞吸收经循环系统进入肝脏，刺激肝脏中脂肪代谢相关的酶，在肝脏中合成甘油三酯，后者通过脂蛋白脂肪酶(LPL,lipoproteinlipase)的介导作用,从肝脏进入循环系统,进而被脂肪细胞吸收。而肠上皮细胞可以产生一种能抑制LPL活性的因子---Fiaf因子，使得抑制或减少甘油三酯在
8、脂肪细胞的沉积。肠道菌群能够调控Fiaf因子的表达，
