荷英科學家研究證實:腸道菌會影響胰島素之反應

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在過去,國內外許多研究報告均指出,癌症、糖尿病、肥胖、巴金森症、失智症、抑鬱症、肥胖等常見疾病,可能與腸道菌生態失衡有關聯,不過,這僅此於有關,並不代表是腸道微生物導致這些疾病的發生。在近日有研究人員發現,腸道菌會影響胰島素的反應,且經由腸道菌發酵產生的短鏈脂肪酸有提高第二類型糖尿病的風險。

短鏈脂肪酸與糖尿病之間具有相關性

人體內的細菌分散於不同的部位,如皮膚、口腔、腸道及陰部等,尤以消化道細菌分佈最為廣泛。針對腸胃道細菌的分類,可分為益生菌與致病菌兩大類,益生菌屬於無致病性或是低致病性的菌種,可於人體內進行繁殖,當數量足夠時,能與致病菌進行競爭,以維繫腸道平衡;致病菌則屬病原體,臺大醫院研究曾指出,幽門螺旋桿菌是造成胃部慢性潰瘍、消化性潰瘍、胃癌、胃淋巴癌等疾病的致病菌,經檢測驗出幽門螺旋桿菌,經醫師開立抗生素藥物治療,可有效改善胃病與預防胃癌的產生。

日前,荷蘭格羅寧根大學(荷蘭語:Rijksuniversiteit Groningen)和英國牛津大學(University of Oxford)所組成的研究團隊發現,腸道菌所生的丁酸與丙酸對新陳代謝疾病(如肥胖、高血壓、糖尿病等)的影響甚遠,其中丁酸可改善胰島素的反應,而另一種丙酸的異常數量,會增加第二型糖尿病的罹患風險,其相關研究已發表於《Nature Genetics》。

丁酸與丙酸會影響血糖的水平

能肯定的是,糖尿病與腸道菌叢有密切關聯。食物中的膳食纖維會被某些腸道菌發酵並分解成短鏈脂肪酸(short-chain fatty acids),較長見的分別為丁酸(butyric acid)與丙酸(propanoic acid)。之前已經有研究表明,這些短鏈脂肪酸會影響血糖的水平,但並無研究出是如何影響及發揮了什麼樣的作用。

為了了解此問題,研究團隊收集了925名來自正常血糖的荷蘭人數據。包括:全基因組數據、腸道宏基因組(指腸道中全部微生物的基因組)數據、糞便中短鏈脂肪酸的含量,以及他們的臨床數據進行分析。其中,臨床數據包括各種人體參數及血糖指標。

從這些數據中,研究人員對245種微生物的特徵做詳細分析,包括2種糞便中的短鏈脂肪酸水平、57種獨特的微生物分類單元以及186條微生物的信號通路。為的就是要尋找腸道微生物的代謝產物與人體指標(如血糖指標)之間的具體關聯性。

丁酸能調節飯後血糖之水平

他們通過一種叫雙向孟德爾隨機化設計(Mendelian Randomization;MR)的方法,來尋找微生物特徵與血糖之間的因果關係。並用反變數加權方法進行檢驗,以鑒定出最佳的可能。

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經過分析,研究人員發現在口服葡萄糖耐量試驗中,4-氨基丁酸(GABA)的降解與胰島素分泌的上升有關。丁酸正式4-氨基丁酸的降解產物之一。而在這些人的樣本中,4-氨基丁酸降解通路活躍的菌(Eubacterium rectale和Roseburia intestinalis)正是著名的產生丁酸之菌種。

這說明丁酸很可能在人體攝入葡萄糖後,可促進β細胞分泌胰島素進而調節血糖。也代表丁酸與攝入食物後動態胰島素的反應有因果關係。

糞便中丙酸濃度高 患第二型糖尿病風險增加

一項對35名健康個體中的腸道菌群干預試驗表明,通過補充益生菌而降低了產生丁酸鹽的細菌之水平,會對葡萄糖代謝產生負面影響。另外,研究人員還發現腸道菌群發酵分解後所產生的另外一種短鏈脂肪酸——丙酸,會增加糖尿病的風險。他們觀察到,糞便中丙酸濃度越高,第二型糖尿病風險也越高。而透過MR分析,在英國一個資料庫裡的數據進行檢索也應證此結果, 由此可說明,糞便中丙酸濃度的多寡與第二型糖尿病罹患風險有關。

這個研究首次在人體中找到腸道菌叢、胰島素與第二型糖尿病之間的因果關係。也就是丁酸能夠促進餐後胰島素的分泌以及糞便中丙酸濃度增加,會提高第二型糖尿病的風險。但作者也表示,丙酸與糖尿病罹患風險之間的因果關係,有必要需再進一步作深入探討,目前還是需要謹慎對待。

但就研究結果來說,此項研究將為後來的研究者們導向明確的方向,希望對於第二型糖尿病或是其他代謝症候群的疾病的相關防治甚至是預測都帶來廣闊的前景。

參考資料

 

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