微生物群在肥胖中的作用：减重手术后的影响 (MICROOBAR)

1. 引言 肥胖是一种慢性疾病，对健康有重大影响并造成高昂的经济负担。其在全球人口中的患病率已从1975年的5%上升至2014年的13%。基于这些数据，预计到2025年全球五分之一的人口将患有肥胖症。此外，肥胖被认为是2型糖尿病（T2DM）发生的最重要风险因素。相应地，T2DM的患病率也呈现平行上升趋势，目前影响全球9%的人口，预计到2025年将增至12%。与肥胖相关的代谢改变增加了心血管疾病的风险，包括冠心病和心肌梗死。

   目前，减重手术是推荐用于肥胖患者减轻体重和改善血糖控制的治疗方法，特别是对于那些通过药物治疗和生活方式调整未能取得足够效果的患者。在现有的各种手术技术中，腹腔镜胃旁路术（LGB）——通过彻底重组胃肠道结构，结合肠道吸收不良和食物摄入限制——是欧洲治疗病态肥胖最受认可和广泛实施的手术。

   最近，已发表比较不同减重手术代谢结局的荟萃分析；然而，这些分析基于少量随机对照试验，且主要依赖于存在显著局限性的研究，如回顾性设计、纳入具有广泛体重指数和糖尿病病程的异质性队列，以及随访期较短。这些研究大多表明短期结局相似；尽管如此，STAMPEDE试验显示LGB在三年后具有更优的代谢结果。相反，涉及严格吸收不良手术的研究显示更高的T2DM缓解率和更低的疾病复发风险。

   最近一项针对大型异质性临床队列的分析发现，较短的糖尿病病程、较低的基线空腹血糖水平，以及将胃内容物远端转流至小肠的手术（而非限制性手术）是随访两年后较高T2DM缓解率的独立预测因素。目前尚不清楚这是否是这些手术实现更大体重减轻的结果，还是涉及其他因素，特别是肠道激素动力学。排除十二指肠的肠道旁路手术由于胃排空加快和未消化食物早期到达回肠，导致肠促胰岛素激素分泌增加，特别是胰高血糖素样肽-1（GLP-1）和促食欲肽YY（PYY）。GLP-1的过度分泌被认为是手术后T2DM患者β细胞功能改善的主要机制之一。然而，一些研究质疑GLP-1作为糖尿病缓解主要因素的作用。此外，排除胃底导致促食欲激素胃饥饿素分泌减少，从而抑制食欲并增加胰岛素分泌。事实上，观察性研究在LGB后描述了这两种机制，且均与改善的葡萄糖稳态相关。

   此外，最近的研究表明肠道微生物群可能在代谢调节以及局部和全身炎症反应的调控中发挥重要作用。肥胖和T2DM与肠道细菌的丰度和组成变化及其生物多样性相关。肠道微生物群影响代谢特征的确切机制尚不清楚，但可能涉及膳食纤维的发酵产物，特别是短链脂肪酸（SCFAs：丁酸、丙酸和乙酸），这些物质影响能量稳态。最近发现SCFAs似乎是多种细胞类型和组织的天然配体受体，进一步凸显了它们在肠道微生物群-代谢相互作用中的潜在作用。微生物群直接影响代谢调节的另一个相关机制可能在于其与亚临床炎症的发生和发展的联系，这有助于胰岛素抵抗和T2DM的发展。有观点认为，肥胖和T2DM与细菌脂多糖向循环中的易位增加相关，随后触发脂肪组织内的先天免疫激活。

   尽管在肥胖和T2DM的啮齿动物模型中，调节肠道微生物群已被证明能有效预防肥胖并改善代谢状态，但支持其在肥胖糖尿病患者中此类作用的人类数据远不够确凿。最近一项探索瘦供体粪便微生物群移植影响的研究显示，移植后六周（而非十八周）代谢综合征男性受体的胰岛素敏感性有适度改善。因此，肠道微生物群似乎是一个相关的贡献者，并可能是连接生活方式和宿主生物学的关键因素。

   迄今为止，已在超重和中度肥胖中识别出肠道菌群失调，表现为肠道微生物群组成的实质性变化（特定细菌群的富集或耗竭）和微生物基因丰富度降低，两者均与胰岛素抵抗、低度炎症和脂肪细胞肥大等代谢紊乱相关。然而，尽管全球重度肥胖（BMI > 35 kg/m²）和病态肥胖（BMI > 40 kg/m²）的患病率不断上升，目前分别影响2.3%的男性和5%的女性，但极端形式肥胖中的肠道微生物群特征仍鲜有探索。尽管一些重度肥胖个体代谢上保持健康，但总体而言，BMI > 35 kg/m²显著增加慢性疾病的风险。此外，代谢健康的肥胖个体随着时间的推移常出现代谢改变和合并症。

   尽管减重手术后代谢和炎症的改善已有充分记录——且与肠道微生物群变化相关——但最近的研究表明，微生物丰富度降低和组成改变与超重或中度肥胖的不良代谢结局相关，但在重度肥胖中特征仍不明确。此外，新出现的证据表明，肠道微生物群组成在减重手术后并未完全恢复。另外，Santos-Marcos等人最近报告了肠道微生物群组成的性别相关差异，以及女性在不同激素阶段的变异，这可能解释了代谢疾病及相关合并症发病率中观察到的性别二态性。

   减重手术是一种促进体重减轻和改善血糖控制的有效干预措施。除了对胆汁酸和肠道激素的积极调节外，该手术还诱导肠道微生物群组成的深刻变化，这是减重手术介导健康效应的重要贡献者。然而，在重度肥胖病例中，最近的数据挑战了普遍观点，因为与低微生物丰富度相关的细菌物种（手术前）在减重手术后似乎仅发生边际变化，尽管代谢有显著改善。为了检验这一前提的有效性或矛盾之处，我们建立了一项比较分析，评估接受手术减重干预的肥胖个体的代谢参数和风险因素。此外，外周生物标志物（如胃肠道肽）的表达和鉴定可能有助于更好地表征肥胖表型并进行更精确的诊断，从而在个体化基础上改善肥胖的治疗和随访。

   此外，我们提议探索肠道微生物群的改变是否与代谢异常密切相关，以及通过减重手术进行的减重干预是否可能在不同程度和表型的肥胖以及性别之间，决定肠道微生物多样性和代谢生物标志物的差异反应。

2. 材料与方法 2.1. 研究设计与参与者 设计了一项前瞻性、干预性、比较性和转化性临床研究。为实现既定目标，将招募60名计划在同一医院普通与消化外科接受减重手术的肥胖患者。患者将在参加Hospital Universitario Doctor Peset内分泌科肥胖门诊时按顺序入组，直至达到所需数量，且需符合下述纳入和排除标准。

   • 纳入标准：体重指数（BMI）大于40 kg/m²（或> 35 kg/m²且至少有一种肥胖合并症）、年龄在18至65岁之间、已知肥胖病程超过五年的患者。
   • 排除标准：由于研究性质，将排除患有急性或慢性炎症性疾病、已确定的肝或肾功能不全（定义为转氨酶水平偏离均值±2 SD且估算肾小球滤过率[CKD-EPI公式]>60）、肿瘤性疾病或继发性肥胖原因（如甲状腺功能减退、库欣综合征）的患者。

在参与前，所有患者或其法定代表将在收到研究目标的详细解释并解答所有问题后签署知情同意书。本研究将遵循《赫尔辛基宣言》及其后续修订版的伦理原则，并将获得医院伦理委员会的批准。研究期间收集的所有医疗信息和数据将按照国家法律保密保存。

为评估肥胖程度的影响，患者将根据BMI分为三组：1）重度肥胖：BMI 35-40 kg/m²，2）病态肥胖：BMI 40-50 kg/m²，3）极端肥胖：BMI >50 kg/m²。

为评估代谢特征的影响，患者还将根据年龄和性别分为两组：代谢健康肥胖（MHO）和代谢异常肥胖（MAO）。根据先前建立的标准，MAO个体定义为至少具有以下两种心脏代谢异常：1）空腹血糖≥100 mg/dL或使用降糖药物；2）收缩压（SBP）≥130 mmHg和/或舒张压（DBP）≥85 mmHg，或使用降压药物；3）甘油三酯浓度≥150 mg/dL；4）男性HDL-胆固醇<40 mg/dL或女性<50 mg/dL，或使用降脂药物。相反，MHO个体定义为不符合上述任何标准者。此外，还将分析性别相关差异。

手术前，营养师将实施饮食干预，包括根据患者营养需求和肥胖状况个体化的低热量饮食。饮食计划将在质量上完整，遵循以下宏量营养素分布：55%碳水化合物、30%脂肪和15%蛋白质。在代谢手术前两周，将使用Optisource®小袋进行极低热量饮食，每日分三次摄入。减重手术后的饮食干预将逐步进行，旨在减轻体重和代谢正常化。随访将在1、6和12个月进行，考虑个体耐受性和营养需求。

2.2. 数据收集与分析 所有受试者将接受初始评估，包括营养状况评估、心血管风险因素和合并症（高血压、阻塞性睡眠呼吸暂停、血脂异常）评估，以及排除继发性肥胖原因的评估。在整个研究期间，包括基线和术后随访时，患者将接受分析评估、身体成分和基础代谢评估、微生物群研究和胃肠道激素测定。获得的结果将使用SPSS 17.0进行分析。对于分类变量，将评估频率分布和总病例百分比。对于定量变量，将分析均值、范围和标准差。将进行Kolmogorov-Smirnov检验以确定定量变量是否服从正态分布。组间（性别、代谢特征）代谢变量的差异将使用非配对t检验或Mann-Whitney U检验进行分析，对于肥胖等级，将进行ANOVA。为评估手术干预后的变化，将进行重复测量ANOVA或配对t检验。最后，将使用Pearson或Spearman双变量相关评估相关性。此外，将进行逻辑回归分析以开发特定群体的预测模型。