文摘
肠道微生物在过去十年中已被确认参与肥胖的一个重要因素,但其贡献的大小肥胖及其相关并发症仍然是不确定的。的大量因素归因于肥胖、环境、饮食、生活方式、遗传、和其他微生物引起了好奇心,科学界已经出版了很多原创的文章。大多数相关研究微生物和肥胖已报告基于微生物群和肥胖之间的关系,和机制的深入研究相关研究主要在啮齿动物和人类的异常。由于数量和多样化的信息发布,审核的需要是强制性的概括相关成就。在本系统评价中,我们概述当前的证据在肠道菌群与肥胖之间的关系。此外,我们分析一个极端减肥干预的影响,如对肠道微生物群的减肥手术。评审分为2部分:首先,肥胖协会及相关代谢紊乱与不同的肠道微生物组配置文件,包括宏基因组研究,其次,改变肠道微生物组后一个极端的减肥减肥手术等干预。
1。介绍
肥胖是一个重大的公共卫生问题,影响到超过19亿的成年人,这意味着39%的成年人被认为是肥胖和超重(1]。估计的非传染性疾病(非传染性疾病)合作报道,如果这种趋势继续下去,到2025年,全球肥胖患病率达到18%男性和女性超过21%;严重肥胖将超过6%的男性和9%的女性(2]。肥胖与多种疾病,包括心血管疾病、代谢综合征和癌症(3]。
最新的公开声明报告的死亡归因于肥胖。全球BMI死亡率合作报道,死亡率增加,身体质量指数(BMI)大约对数线性的方式,关联的全因死亡率较高的超重和肥胖都是大体一致的在四大洲4]。
另一个令人不安的因素是儿童肥胖的增加,这是成年人肥胖的危险因素(5]。
肠道微生物群的吸引我们的注意力在过去十年里作为一个元素,直接影响我们的健康或疾病状态。特别是,它已经涉及到肥胖的病因学(6]。事实上,肠道微生物群的构成有关肥胖似乎发挥了作用。
肠道微生物群被认为是居住在胃肠道的各种各样的微生物。微生物群落的组成取决于主机,但也可以修改通过外生和内生事件(7]。
关于主机,这些细菌共生,和生理过程中发挥重要作用,例如,在消化,或者他们可以干预代谢,因为他们可以从饮食和增加能源生产参与组织脂肪酸组成的规定(8]。不同的细菌也能导致慢性炎症。所有这些过程都参与了肥胖和代谢紊乱。
与人类整体的介绍metagenome研究,微生物群与疾病的关联是可信的和许多已经遇到了。
众所周知,人类大部分的微生物群数量由5门拟杆菌门,厚壁菌门,放线菌,变形菌门,Verrucomicrobia [9)拟杆菌门和厚壁菌门细菌物种总数的90% (9,10]。
细菌多样性的组成似乎精益和肥胖之间的变化,增加壁厚菌门的数量的损害拟杆菌(9,11- - - - - -13)在2型糖尿病的肥胖病人也,这是病理学与肥胖关系密切。但最近的一些研究发现有争议的结果(9,11- - - - - -15]:微生物群之间的联系的研究资料和不同的表型或身体质量指数﹔不同类群之间的积极的和消极的联想填充肠子。机械的搜索途径参与微生物群的贡献与肥胖,反之亦然受到许多动物研究[10]。一个有趣的发现是,教授无菌鼠变得肥胖,增加他们的能量收获和热量摄取微生物群移植后(16]。
测序的新时代广泛解锁信息的获取。特定区域的测序16或18 s核糖体基因允许生物和它们的相对丰度的鉴定纯化DNA (17]。因此,肠道微生物群的测序16 s rRNA拐点了知识和关系的微生物多样性的不同physiopathological状态干预在健康和疾病中,允许不同的细菌类群的行为的观察,和属,与不同的表型,不同类型的饮食,尤其是肥胖(18]。此外,高通量DNA测序的发展猎枪评估微生物基因组库(收集所有基因的微生物基因组),如人类微生物组计划,目标是为评估共生微生物群的多样性和相对丰富,在不同的网站我们的生物和理解他们的角色在人类健康和疾病19]。
已经实施了减肥措施解决极端情况下的体重在过去几十年。有所改善的技术有两个主要变量:roux - en - y胃旁路手术(RYGB)和腹腔镜袖胃切除术(汉莎天厨)。
RYGB汉莎天厨程序修改和消化系统的解剖,调节营养物质的运输和影响肠道生理。生产是一个长期的减少体重和降低血糖水平,这两者都是与肥胖相关的2型糖尿病和心血管疾病。然而,涉及的机制与减肥手术相关的代谢改善仍具有挑战性。(20.]
一些研究指出,手术效果的微生物群的多样性作为一个部分的贡献解决这些患者的代谢状况(21]。
本文关注的是当前微生物群概要文件之间的关联的证据和个体的表型和减肥手术对肠道微生物群的影响。
2。方法
2.1。合格标准
我们评估观察人类研究或临床试验,评价个体的肠道微生物群患有肥胖症。肥胖是由身体质量指数(BMI)定义的。我们也选择观察性研究的极端减肥干预措施,如减肥手术,但不包括膳食干预,因为缺乏同质性,许多评论已经专注于这个主题。
我们选择网格条款“肥胖”和“微生物群”,用下面的过滤器:语言:英语,法语,和西班牙语;出版时间:2017年8月20日5年。在PubMed MEDLINE访问执行搜索。他们都是筛选的基于标题和摘要。
其他可能的文章筛选和搜索所选文章的引用列表。的阅读标题或标题和摘要,我们选择观察性研究和临床试验,系统评价,在人类。
3所示。结果
3.1。文献检索
一般特征的研究如下:从搜索检索到的570篇文章,83篇文章被根据标题和摘要选择阅读的深度。最后,包括15个研究和描述表1和2。11篇文章评估了不同的微生物群肥胖和苗条之间的配置文件;大多数的这些研究进行成人,但3进行儿童。四篇文章评估了影响微生物群的减肥手术。68人被丢弃,包括评论我们读,但不包括在这项研究中除了如果他们系统(见图1补充材料)。
所有的研究肠道微生物群的基线评估,和微生物组成的变化进行了评估结果。
11研究相比基线评估来自不同个体的肠道微生物群的表型,而4研究涉及减肥手术相比变化的基线评估手术后不同时间点在每个主题。
大部分的研究都是在欧洲(75%)、美国(33%)和亚洲(25%)。
一些分子生物学技术被用来评估肠道微生物的特性:变性梯度凝胶电泳(DGGE),荧光原位杂交探针(鱼),宏基因组鸟枪测序,和16 s rRNA的特征基因样本,和组具体实时聚合酶链反应(PCR)的分析。一些研究已经向前迈进了一步,结果发表的肠道微生物群的功能分析和代谢物。我们专注于分析BMI之间的微生物群的多样性。
关于刚出版的时候,超过50%的人在过去2年2015 - 2017年出版。
3.1.1。肥胖协会和相关代谢紊乱与不同的肠道微生物组的概要文件
最新研究中微生物群精益和肥胖病人之间,几项研究寻找微分与肥胖相关的肠道微生物群签名。我们发现11个有趣的研究,比较不同bmi指数微生物群在个人。
首次报道的研究观察到细菌的多样性也显著大于在肥胖受试者相比nonobese科目(22]。下一代测序表明肥胖和nonobese主题有不同的肠道微生物群的组成部分,某些细菌物种与每组显著相关。这项研究还同意,厚壁菌门和拟杆菌门比(F / B)是高肥胖受试者也超重受试者(BMI > 25) (22]。
的人患有肥胖,有一个强大的协会下面的细菌种类厚壁菌门的门:Blautia hydrogenotorophica,Coprococcus卡图斯,真细菌ventriosum,瘤胃球菌属bromii,瘤胃球菌属obeum。另一方面,精益的个人,有一个更大比例的拟杆菌门的物种拟杆菌faecichinchillae和叫多形拟杆菌和壁厚菌门Blautia wexlerae,bolteae梭状芽胞杆菌,Flavonifractor plautii。同意这些结果,聚焦方法的另一项研究也发现,厚壁菌门(这种l .)是与肥胖有关,另一个属Methanobrevibacter smithii是降低了。在这种情况下,作者针对厚壁菌门的直接关注,拟杆菌门,Methanobrevibacter smithii,Lactococcus lactis,双歧杆菌animalis通过定量PCR和文化(23]。
此外,介绍了第三方与性别,在一项研究中,目的是在观察微生物群性别之间的差异,但报告称,性别的差异可能是影响体重指数(24]。他们观察到F / B比率变化随着体重指数,因为它以前被描述(22),和性别。F / B比率往往随着BMI增加到33 >和减少意外当体重指数> 33。男性,拟杆菌属降低体重指数增加,但在女性没有观察到变化。
这些研究方法之间的不同。在我们的序列的研究中,三个评估进行粪便样本的成年个体遭受肥胖与体重正常的成年个体进行比较。一分之二的研究由metabarcoding 16 s rRNA [22,24),第三个用不同的方法与方法关注PCR和文化(23]。
这些研究进行了两个在欧洲和亚洲的另一个(22];这一点很重要,因为身体质量指数类别亚洲和欧洲之间的不同。
两个出版物上消化道微生物多样性进行了分析(25,26)相比,上述研究评估的粪便样品中的微生物群。这些微生物群的两项研究上消化道的微生物群的多样性和十二指肠发现差异在门上,这可能表明,肥胖的影响可能会影响胃肠道的较低的部分。
上消化道微生物多样性的分析没有发现细菌社区与肥胖之间的联系。α多样性与肥胖无关但β多样性。微生物的特点是使用16 s rRNA基因DNA微阵列(HOMIM数组),它使用16 s rRNA-based寡核苷酸探针印在玻璃幻灯片。他们还使用了另一种方法来搜索多样性在社区,发现BMI并不相关的细菌群落多样性的评估α多样性模型调整后为多个潜在的混杂因素。然而,体重指数显著相关的社区组成的变化,作为由多个beta-diversity评估参数。作为一个限制在这项研究中,微阵列只是半定量的,包含一个有限数量的细菌物种。作为一个基于16 s rRNA基因微阵列,这个试验没有产生数据,可以用来确定类别的细菌功能。
另一项研究在上消化道,研究十二指肠的微生物群(26),还报告说,肥胖和苗条之间没有差异微生物类群之一。唯一的区别是发现在有氧和无氧的相对丰度,肥胖人群,提供更高比例的厌氧属,主要是韦永氏球菌属,Bulleidia,Oribacterium。
一个非常有趣的研究(27旨在确认一些先前发表的研究结果相当大的大小,如HMP(人类微生物组计划从美国国立卫生研究院)和MetaHIT项目,而且还在比较两个高声誉的先前的研究[11,28]。研究人员分析了所有的结果在一起,找不到一个协会,所以肥胖和苗条个人之间没有发现差异的相对丰度拟杆菌门或壁厚菌门。,有趣的是,这是发现,厚壁菌门和拟杆菌门的相对丰度的变化是研究中更大比精益和个人遭受肥胖之间在任何研究。本文具体的相关性是它让科学的理由,有一些真实的统计差异的研究和证明了MetaHIT和HMP不仅不概括研究观察到但即使去相反的方向。所以,在这一点上,没有明显的BMI和分类组合在门级之间的关联可以被发现。
其他研究已经完成了双胞胎,提供更多的信息关于微生物群的遗传:其中一项研究分析了粪便样本的健康的同卵双胞胎(MZ)不整合与其他整合BMI体重和比较双胞胎(29日]。他们的研究结果表明,within-pair相似是一个主导因素独立于肥胖。另一项研究[30.),想要评估哪些肠道内的特定类群微生物遗传和到什么程度,如何遗传微生物与宿主BMI。他们比较双胞胎的粪便样本,发现更多相似的双胞胎内微生物群与个人无关。
大多数遗传分类单元整体家庭Christensenellaceae(硬壁菌门菌门),低BMI的同事。家庭Christensenellaceae明显丰富主题与瘦体重指数(< 25)相比,肥胖的身体质量指数(> 30)。
三个最主要的细菌内的家庭,厚壁菌门的门和家庭Ruminococcaceae Lachnospiraceae,明显有一个更大的相似性MZ双胞胎异卵双胞胎(DZ)相比,与拟杆菌科家族相比,MZ和DZ双胞胎也有类似的成对的多样性。因此,厚壁菌门似乎有更多的遗传。
三个研究注意力集中在肠道微生物群协会儿童肥胖。他们两个在中美洲和南美洲进行到11岁的儿童。另一项研究在13 - 16岁的青少年在亚洲进行。
墨西哥研究[31日)190年的孩子没有找到门之间的统计学差异。尽管如此,一些属和家庭,壁厚菌门的门以及一些肠杆菌科,在超重和肥胖儿童增加:属Faecalibacteriumsp,家庭Lachnospiraceae,属Roseburiasp。属下降琥珀酸弧菌属sp,属欧文氏菌sp.变形菌门的门,属Oscillospirasp.壁厚菌门的门。
属Blautiasp,属Coprococcussp,厚壁菌门的家庭肠杆菌科门显然是增加超重表型。另一项研究在30个肥胖儿童(3-11年)发现有高浓度的B。fragilis集团和乳酸菌sp.肥胖和超重的儿童相比,瘦的,与粪便与BMI(浓度呈正相关32]。此外,BMI和之间的负相关双歧杆菌属种虫害是观察。
相比之下,另一项研究在韩国青少年并没有发现任何显著差异在拟杆菌门,厚壁菌门,变形菌门的数量在正常样本和肥胖青少年在门级(33]。然而,有一个明显不同的平均比例拟杆菌和普氏菌正常和肥胖之间的样本在属水平。这种趋势持续在家庭层面。之间存在显著相关几个细菌类群的组成和儿童肥胖的比例拟杆菌最高的正常儿童相比,那些患有肥胖症。
关于新陈代谢健康型肥胖问题,定义为这些学科的规范化水平的参数用于定义代谢综合征(血压、高密度脂蛋白胆固醇水平、glycaemia和内脏脂肪),没有这些主题文献描述微生物群的状况。这些调查结果将会是很有趣的理解微生物多样性是否在那些患有肥胖代谢的作用。
3.1.2。减肥减肥手术对肠道微生物群的影响
我们发现4文章在过去5年寻找减肥手术的微生物群的影响。所有四个研究分析结果与基线相比之前干预和随访6个月至1年。两人研究了改变RYGB手术后,汉莎天厨,另一个,另一个包括两种类型的手术。
Palleja RYGB手术后等人发现,微生物多样性增加,这种多样性是维持手术后一年(36]。另一项研究,其中包括两种类型的手术只是发现增加多样性RYGB组没有个体差异是否患有肥胖、汉莎天厨组,让我们觉得也许减肥手术的类型,而不是扮演一个角色的多样性。
这种假设相反,另一项研究中,b是汉莎天厨,饮食相比,显示干预导致变化的拟杆菌门/壁厚菌门比但主要类群之间的反比关系34]。汉莎天厨增加拟杆菌门和减少壁厚菌门,而饮食干预导致减少拟杆菌门的壁厚菌门。饮食干预后的拟杆菌门/壁厚菌门比例减少,而在汉莎天厨集团,这个比例增加。汉莎天厨组拟杆菌的数量呈负相关,体重身体而厚壁菌门数呈正相关。
最后,只有患者招募RYGB的另一项研究发现,四大七高类群丰度减少术后样本,包括壁厚菌门(从47.2到34.2%),拟杆菌(从46.9到44.7%),放线菌(从1.7到1.2%),和蓝细菌(从0.10到0.06%)。然而,拟杆菌门/壁厚菌门的比率从0.99到1.31,表现出明显的增加。
4所示。讨论
本文打算概括获得的信息在过去5年的协会与肥胖和肠道微生物群的一个极端的减肥干预。讨论的要点之一是肥胖是否或多或少与微生物群多样性和F / B的比例是否增加与肥胖。
仍然有一些有争议的数据已发表在过去的5年。而以前的相关研究(28]找到了较低的微生物群的多样性那些患有肥胖、精益的个体相比,我们描绘了,大部分的研究没有发现有关细菌的多样性差异无关的人口研究上消化道(25),重量不一致的双胞胎(35),或孩子31日,33]。之一的原因找不到联系的上消化道可能也由于更少的丰富的细菌数量成倍增加从近端到远端胃肠道所以被结肠的细菌是怀有(17]。还在研究儿童的情况31日- - - - - -33),肠道微生物群从出生开始,在青春期达到最大多样性,保持稳定,直到后期的生活(17),或研究年龄跨度3至16岁这将证明结果的多样性。此外,减肥手术的任何品种增加肠道微生物多样性(36,37]。
中提出了研究,一项研究发现α多样性的增加也是相关比率的增加F / B (22]。和谐这一发现,它似乎更丰富的描述厚壁菌门在肥胖受试者甚至与不同类型的方法(23),这一比例似乎更高的女性BMI增加时(24门(内)或在一个特定的家庭23]。这些观察的事实后,BS减少的比率减少壁厚菌门和拟杆菌的增加(29日,34和,因为它已经被之前报道16]。
局限性的研究中,新的和不断增长的推动下一代测序等方法已经引起许多不同的可能性的实验室工作和数据管理和软件,如上面所提到的比较研究[27),清楚地显示了研究之间intervariability大于精益的区别和个人患有肥胖症。
5。结论
本文系统地评估之间的联系的研究肥胖和胃肠道微生物多样性和肥胖和超重患者的减肥手术干预。肥胖是与不同的概要文件相关的肠道微生物群,但研究结果似乎没有找到足够的一致性,最有可能因为它可以受到几个因素的影响,其中不同的方法和不断增长的数据管理知识。同时,我们审查,减肥手术干预对减肥影响肠道微生物群组成。
进一步的试验和猎枪的进化测序数据管理需要得出结论对微生物多样性在肥胖的作用。
的利益冲突
没有竞争利益涉及作者的手稿。
作者的贡献
赫尔穆特•施罗德和奥尔加Castaner构思研究,参与其设计,文献检索,并整理所有草稿,起草了手稿;阿尔伯特•Goday Yong-Moon公园,Seung-Hwan Lee Faidon Magkos,和Sue-Anne Toh Ee Shiow手稿草案。所有作者阅读和批准了最终版本的手稿。
确认
本文从ISCIII OCN赠款JR14/0008和JR17/00022的支持。CIBEROBN ISCIII倡议。CIBERESP ISCIII倡议。
补充材料
图1:PRISMA-based流程图的所有记录搜索。(补充材料)