文章导读
近年来，随着微生物组学研究的不断深入，科学家们逐渐认识到肠道微生物组在人体健康与疾病中的重要作用。特别是在1型糖尿病 (T1D) 的研究领域，肠道微生物组成为了一个备受瞩目的热点。来自荷兰阿姆斯特丹大学的Elena Rampanelli博士及其团队在 Metabolites 发表了文章，旨在综述近年来关于肠道微生物组影响1型糖尿病病程的潜在机制，以及基于微生物组的1型糖尿病干预措施的研究进展，为未来的科研和临床实践提供新的思路和方法。
研究过程与结果
肠道微生物组与1型糖尿病的关联
肠道微生物组是指栖息在人体肠道内的所有微生物的总和，包括细菌、病毒、真菌和古菌等。这些微生物与宿主之间存在着复杂而密切的相互作用，共同维持着肠道内环境的稳态。近年来，越来越多的研究表明，肠道微生物组的失衡与多种疾病的发生和发展密切相关，其中就包括1型糖尿病 (图1)。
- 图1. 肠道微生物组改变导致1型糖尿病发作或加剧全身炎症和自身免疫反应的病理机制示意图。我们从左到右可视化了1型糖尿病风险从低到高的频谱。在稳态条件下 (频谱左侧)，“更健康”和多样化的微生物组会产生多种代谢物，例如SCFA、次级胆汁酸和色氨酸衍生物，促进肠道屏障，并通过刺激Treg分化形成更具耐受性的环境。相反，更不平衡的微生物组 (频谱右侧) 会干扰微生物代谢物的产生，并通过减少保护性粘液层来增加肠道通透性。这会导致炎症反应增强，促炎细胞因子分泌增加，肠道Treg水平下降，表明耐受性较低。此外，表达与胰腺β细胞表位相似的肽的肠道微生物可以触发自身反应性T细胞的激活 (通过分子模拟)。总之，这些影响可能导致或加剧驱动β细胞破坏和1型糖尿病发展的自身免疫反应。
微生物代谢物与肠道通透性
肠道微生物通过代谢产生各种代谢物，这些代谢物在维持肠道健康、调节免疫功能等方面发挥着重要作用。然而，当肠道微生物组失衡时，微生物代谢物的产生会受到干扰，进而导致肠道通透性的增加。肠道通透性的增加会使得更多的肠道细菌及其代谢产物进入血液循环，引发全身性炎症反应，进而加剧1型糖尿病的病情。
炎症反应与自身免疫反应
肠道微生物组的失衡还会通过增强炎症反应和触发自身免疫反应来影响1型糖尿病的病程。研究表明，不平衡的微生物组会导致促炎细胞因子分泌增加，肠道Treg (调节性T细胞) 水平下降，从而降低了机体的免疫耐受性。此外，一些肠道微生物能够表达与胰腺β细胞表位相似的肽，这些肽可以通过分子模拟机制触发自身反应性T细胞的激活，进而攻击胰腺β细胞，导致胰岛素分泌不足，最终引发1型糖尿病。
基于微生物组的1型糖尿病干预措施
鉴于肠道微生物组在1型糖尿病中的重要作用，科学家们开始探索基于微生物组的干预措施来治疗或预防该疾病。这些干预措施主要包括益生菌补充、饮食调整、粪菌移植等 (图2)。
- 图2. 针对肠道微生物群并塑造1型糖尿病中微生物群-宿主免疫相互作用的可能策略。这些策略包括施用将被特定微生物代谢的底物 (益生元)、赋予健康益处的活有益细菌 (益生菌) 或通过微生物发酵产生的功能性生物活性化合物 (后生元)。另一种策略涵盖了上述所有内容，即全粪便微生物群移植 (FMT)，以过滤粪便悬浮液或通过封装的冻干细菌施用。
益生菌补充
益生菌是一类对宿主有益的活性微生物，通过补充益生菌可以调整肠道微生物组的组成，恢复肠道内环境的稳态。一些研究表明，益生菌的补充可以降低1型糖尿病患者的血糖水平、减少胰岛素用量，并改善患者的免疫功能。然而，不同种类的益生菌对1型糖尿病的效果可能存在差异，因此需要进一步的研究来确定最佳的益生菌种类和剂量。
饮食调整
饮食是影响肠道微生物组组成的重要因素之一。通过调整饮食结构，如增加膳食纤维的摄入、减少高糖高脂食物的摄入等，可以改变肠道微生物组的组成和代谢活性，从而减轻1型糖尿病的病情。一些研究表明，富含膳食纤维的饮食可以降低血糖水平、改善胰岛素敏感性，并减少并发症的发生。
粪菌移植
粪菌移植是一种将健康人的粪便中的微生物群落移植到患者肠道内的治疗方法。通过粪菌移植可以迅速恢复患者肠道微生物组的平衡状态，从而减轻炎症反应、改善免疫功能，并有可能延缓或逆转1型糖尿病的病情进展。然而，粪菌移植作为一种新兴的治疗方法，其安全性和有效性尚需进一步的临床试验来验证。
研究总结
肠道微生物组作为连接环境与宿主健康的重要桥梁，在1型糖尿病的发病机制和干预治疗中发挥着重要作用。通过深入探索肠道微生物组与1型糖尿病之间的相互作用机制，并制定相应的干预措施，我们有望在未来更有效地管理并可能预防该疾病。然而，这需要科研工作者们的不懈努力和跨学科的合作与交流。我们相信，在不久的将来，基于微生物组的1型糖尿病治疗策略将成为现实，为广大患者带来福音。
原文出自 Metabolites 期刊
Blok, L.; Hanssen, N.; Nieuwdorp, M.; Rampanelli, E. From Microbes to Metabolites: Advances in Gut Microbiome Research in Type 1 Diabetes. Metabolites 2025, 15, 138. https://doi.org/10.3390/metabo15020138
Metabolites 期刊介绍
期刊内容涵盖代谢组学、代谢生物化学、计算和系统生物学、生物技术和医学领域相关的代谢物以及代谢方面的研究。
