摘要
肠道微生物群已被确认为细胞代谢和人类健康的重要调节因子。该微生物群在婴儿期开始发育，并在三岁时完全建立。其与饮食及食物成分存在密切关联，影响着人类的整体健康、营养吸收及疾病状态。本综述重点分析肠道微生物群的结构与功能组成、其对代谢活动的多维度影响、与食物成分的复杂相互作用，以及与代谢综合征（MetS）的关联机制。同时，我们探讨了肠道微生物影响代谢综合征的潜在生物学路径，并系统综述了基于肠道微生物群的治疗策略，包括益生菌与益生元补充、粪菌移植（FMT）、药物干预（如二甲双胍、利拉鲁肽）及代谢手术等手段对宿主代谢的调控作用。这些创新疗法预计将在近期实现临床转化。
引言
朱舒亚·莱德伯格首次提出人类微生物组概念，定义为"栖息于人体环境中的共生微生物、互惠共生体及病原微生物构成的生态系统，其在预测人类健康与疾病中的重要性长期被忽视"。人体内存在大量微生物，其中多数执行重要生理功能并构成"正常微生物组"。这些正常微生物组成员不会引发人体疾病。据估算，人体含有10万亿至100万亿个微生物，主要集中于肠道。肠道微生物主要包括定植于胃肠道的细菌、酵母及其他微生物。已识别的微生物门系中约70%属于拟杆菌门（Bacteroidota）和厚壁菌门（Bacillota），超过90%的肠道微生物被归类于这两个门系。
属于拟杆菌属（Bacteroides）的微生物在结肠中定植，构成肠道微生物群的重要部分。这些菌群通过代谢多糖和低聚糖为宿主提供营养支持。除厚壁菌门外，包括疣微菌门（如阿克曼菌属Akkermansia）和拟杆菌门（如丁酸单胞菌属Butyricimonas）在内的多个菌门均可将难消化碳水化合物转化为短链脂肪酸（SCFAs）。这些代谢产物为肠道上皮细胞提供关键能量来源，在维持肠道健康和抗炎作用中具有核心价值。这两个菌门中包含数百种微生物，成年人下消化道约含400-500种细菌。人体口腔、胃和小肠也存在独特的微生物群落。我们的肠道细菌在消化、免疫系统发育及健康维持中发挥关键作用，但其复杂性仍需深入研究。
微生物组在促进人类健康中具有多重功能，包括调节免疫应答、辅助药物代谢、促进营养吸收、提升生物利用度、抗病原体侵袭、产生短链脂肪酸及提取食物营养等（见图1）。在健康成人中，肠道黏膜与微生物群呈现共生关系。微生物群通过获取宿主膳食成分获得营养，同时为宿主提供代谢、免疫和肠道保护效益。
核心功能解析
当食物进入人体后，微生物群通过发酵碳水化合物、提取营养物质并产生有益代谢物，促进营养吸收并满足机体需求。肠道微生物群可增强免疫系统功能，协助抵御病原体感染。在发酵膳食底物后，细菌代谢的主要产物为短链脂肪酸（SCFAs）和气体。除复杂碳水化合物外，短链脂肪酸还可通过氨基酸和宿主黏蛋白等内源性物质发酵产生。
拟杆菌属（Bacteroides）、罗氏菌属（Roseburia）、双歧杆菌属（Bifidobacterium）、粪杆菌属（Fecalibacterium）和肠杆菌属（Enterobacteria）等菌群可将难消化的低聚糖和碳水化合物转化为丁酸、丙酸和乙酸等短链脂肪酸，这些物质为健康人体提供重要能量来源。在胃肠道中，上皮细胞快速吸收短链脂肪酸用于调控基因表达、趋化性、细胞分化、增殖和凋亡等细胞活动。结肠上皮细胞约60-70%的能量需求由短链脂肪酸满足，占人体总热量需求的5-15%。
药物代谢关联
肠道微生物群代谢外源物质和药物的能力在40多年前首次被发现。近五十年研究证实，超过30种药物可作为肠道微生物的培养基。图1显示肠道微生物组在人体中的作用机制。多项研究表明，肠道微生物的药代动力学特性可能影响口服药物的生物利用度。虽然已有新技术可研究微生物群对药物处置、疗效和毒性的影响，但具体机制、反应特征及致病菌种类仍需深入探索。
致病机制阐释
持续性低度炎症（以胰岛素抵抗为特征）是代谢综合征的主要病理生理基础。肠道微生物群失衡和肠道屏障破坏导致细菌或其产物（如内毒素）进入血液引发炎症。肠道微生物通过多种机制维持肠道完整性：当代谢失衡时，肠道通透性增加导致紧密连接蛋白（如闭锁蛋白和occludin）表达下调，肠道屏障功能受损。同时，肠道微生物可调节黏液层厚度和抗菌肽分泌，维持黏膜屏障完整性。
干预治疗策略
益生菌和益生元作为微生物群调控策略可改善宿主健康。益生菌是活体微生物，通过改善肠道微生物群、与宿主及其微生物群互作、调节免疫系统及产生有机酸和抗菌物质发挥作用。一项针对53名新诊断代谢综合征患者的研究显示，益生菌干预可显著改善胰岛素敏感性和血脂水平。益生元作为非消化性食物成分，可选择性刺激有益菌生长和活性，包括低聚果糖（FOS）、低聚半乳糖（GOS）和菊粉等。
结论
人体肠道微生物群的组成受环境条件、人体测量指标、饮食、抗生素使用、压力及疾病等多种因素影响。营养素在促进健康微生物群发育中起关键作用：维生素A、B12、C和D等微量营养素支持有益菌群生长，而微生物群也可增强钙和铁等微量元素的吸收，同时产生维生素K和部分B族维生素。未来研究需进一步阐明微生物群与宿主基因组的相互作用机制，以及个性化营养干预对代谢综合征的精准治疗效果。
未来展望
虽然自20世纪以来肠道微生物群研究已取得重大进展，但其在代谢综合征管理中的应用仍需深入探索。当前研究重点聚焦于微生物群移植的标准化方案、工程化益生菌的开发，以及基于宏基因组学的个性化饮食策略。随着单细胞测序和多组学整合分析技术的进步，预计未来十年内将实现微生物群导向疗法的精准应用，为代谢综合征患者提供革新性治疗方案。
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