Cell：高脂肪饮食会“吃”掉肠道有益菌，在小肠末端堆积脂肪......罪魁祸首是糖！

众所周知，肥胖是导致心血管疾病、中风、2型糖尿病等一系列代谢综合征的重大风险因素，而饮食在其中发挥了关键作用。也就是说，绝大部分的肥胖都是吃出来的。

此前广泛的人类和动物研究证实，高脂肪饮食引发了一系列生理事件，并最终导致肥胖和肥胖相关的代谢疾病。近几年，科学家们对这类疾病的后期病理生理学已经有了充分了解，并进行了广泛的研究报道。

然而，还有两个重要的问题尚待解决，即：饮食如何启动代谢疾病的病理事件？非脂肪膳食成分（如糖）又在其中发挥了什么作用？

2022年8月29日，发表在《Cell》上的一项最新研究中，来自哥伦比亚大学的研究团队通过小鼠研究确定了构成代谢综合征风险的饮食和肠道微生物组因素，并揭示饮食、肠道菌群与肠道免疫在调节代谢紊乱中的复杂相互作用。该研究强调，饮食与健康的肠道菌群对于预防肥胖以及肥胖相关代谢疾病至关重要。

众所周知，肠道菌群与宿主健康息息相关。这个复杂的生态系统与肠道免疫共同调节着组织稳态。此前的研究发现，高脂肪饮食引发肠道菌群组成发生改变，并诱导肠道炎症水平增加。膳食脂质被发现是这一过程的主要驱动因素，但所涉及的详细机制及其对代谢疾病的影响还是未知的。

在这项新研究中，研究人员首先调查了典型的西式高脂肪饮食对小鼠肠道菌群的影响。他们发现，与喂食低糖低脂饮食的小鼠相比，4周喂食高脂肪的小鼠出现了代谢综合征特征，包括体重增加、胰岛素抵抗和葡萄糖耐受不良。

而且，动物的肠道菌群组成也发生了重大改变。在小肠固有层中，高脂肪饮食导致辅助性T细胞17（Th17）细胞的比例和总数显著减少，而其他细菌数量大幅增加。回肠末端组织中IL-17转录本水平严重降低。

Th17细胞是一种能分泌白介素17（IL-17）的T细胞亚群，在许多炎症性疾病中发挥致病的作用，同时也在以非炎症性方式维持肠道屏障完整性。IL-17在促进受损上皮细胞修复和保持肠道屏障完整性中发挥着重要作用。

该团队此前的研究表明，在无特定病原体的小鼠中，Th17细胞主要由肠道共生菌分节丝状菌（SFB）诱导。

随后，研究人员调查了高脂肪饮食是否影响了SFB的水平。实验结果显示，高脂肪饮食造成更多脂肪进入回肠末端，导致动物粪便和回肠黏膜中的SFB快速丢失；而正常情况下，脂质的吸收主要发生在空肠。此外，SFB的减少要先于Th17细胞的减少。而且，剩余Th17细胞的RORγt表达降低。转录因子RORγt在维持成熟Th17细胞谱系中发挥着关键调控功能。因此，这意味着Th17细胞功能普遍丧失。

进一步的实验表明，受分节丝状菌调节的肠道共生Th17细胞在预防代谢疾病、糖尿病和体重增加中发挥着核心作用。这些免疫细胞产生的分子可以减缓肠道对‘坏’脂质的吸收，从而减少肠道炎症。此外，过渡到高脂肪饮食的小鼠内脏脂肪组织中的主要炎症免疫细胞亚群还没有发生显著变化。这表明，肠道的炎症变化要先于肝脏和脂肪组织，肠道免疫稳态失衡是这些全身性疾病发病机制的重要初始步骤。

接下来，该团队研究了导致保护性肠道共生Th17细胞丧失的膳食成分。众所周知，高脂肪饮食中，除了脂肪以外，另一种成分是高糖含量。那么这两个成分哪一个对健康的影响更甚？

实验结果显示，糖的影响更恶劣。在正常饮食中添加蔗糖水后，糖以剂量依赖性的方式清除了分节丝状菌，保护性的Th17细胞也因此减少。进一步研究表明，糖通过增加丹毒丝菌科成员Faecalibaculum rodentium的数量取代了分节丝状菌。

当研究人员给小鼠喂食无糖高脂肪食物时，即使摄入了相同数量的热量，动物肠道的Th17细胞也没有减少，从而避免了肥胖和出现糖尿病前期症状。

然而，不摄入糖分并没有对所有小鼠都有帮助。那些一开始就没有分节丝状菌的小鼠即使摄入无糖饮食也没能产生有益效果，它们依然会变得肥胖并患上糖尿病。因此，这意味着，一些流行的饮食干预措施，如无糖饮食，可能只对那些肠道中有特定菌群的人有帮助。

研究人员表示，虽然人体内的分节丝状菌和小鼠的存在差异，但人体其他肠道细菌可能具有相同的保护作用。

总之，这项研究表明饮食、肠道菌群和肠道免疫调节宿主肥胖和代谢综合征。肠道的炎症变化要先于肝脏和脂肪组织，进而驱动了肥胖相关代谢疾病的病理变化。肠道免疫稳态失衡是这些全身性疾病发病机制的重要初始步骤。该研究还将蔗糖鉴定为大幅消耗诱导保护性Th17细胞的肠道共生菌的膳食成分；而这些肠道细菌可以通过调节肠道T细胞稳态来避免代谢疾病。因此，研究人员认为，这一机制可以作为2型糖尿病和代谢综合征的关键治疗靶点。

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.cell.2022.08.005