减肥前后的赵立平。他的体重曾达180斤、腰围达110厘米。
造成人体肥胖的致病肠道菌群，终于被科学家锁定。上海交通大学赵立平教授领导的实验室，12月13日在国际微生物生态学会会刊上发表论文，用一种来自肥胖病人的肠道细菌在无菌小鼠内引起了严重的肥胖和胰岛素抵抗，为肠道菌群参与人体肥胖、糖尿病发生和发展的“慢性病的肠源性学说”提供了最直接的实验证据。
课题组早就发现，人体肠道菌群对人体的肥胖、糖尿病发生有着重要的作用，而这一点也在学术界得到了共识，但是究竟是哪种细菌导致了人体的肥胖以及各种疾病，科学家们一直没有锁定。
肥胖病人为啥不耐饿
此次赵立平教授在一次临床研究中发现，有一种可以产生内毒素的条件致病菌，在一个体重达175千克的肥胖患者肠道里过度生长。经过用特殊设计的营养配方干预以后，这种病菌数量很快下降，患者的体重在将近半年里下降了51.4千克，高血糖、高血压和高血脂等症状也渐渐消失。赵教授的博士生费娜把这个细菌分离出来，接种到无菌小鼠体内，发现小鼠在植入这一菌群后，一周之内就出现了严重的肥胖症，以及糖尿病的早期症状——胰岛素抵抗。
课题组还发现，这一菌群在人体肠道中大量出现后，人体消耗脂肪的基因就被关闭，而合成脂肪的基因却被激活。这也是为什么有一些肥胖病人根本无法忍耐哪怕一分钟的饥饿的原因。因为正常人在饥饿时，人体内消耗脂肪的基因开关会被打开，人体会消耗脂肪以抵抗饥饿感，但是如果“坏细菌”存在，消耗脂肪的基因开关则会被关闭，脂肪无法转化成能量，而一旦吃下去后，食物的热量又被立即转化成脂肪，所以这也是为什么这一种肠道菌群超标的人胃口会变得越来越大，人会变得越来越胖，而且越肥胖越耐不得饥饿。
据介绍，人体肠道里生活着大约1000种细菌，统称为肠道菌群，其总重量大约有1.5千克，其细胞总数量是人体自身细胞总数的10倍，其编码的基因总数量是人体基因总数的100倍。如此庞大的肠道菌群如何影响人体的健康，自1908年的诺贝尔奖获得者梅契尼可夫提出“肠道菌群产生的毒素是人体衰老和得病的主要原因”以来，一直是微生物学家关注的问题。赵立平教授实验室找到的这种病菌可以产生内毒素，能够让本来吃高脂饲料吃不胖的无菌小鼠发展出严重的肥胖症，同时能够引起小鼠炎症和胰岛素抵抗，也可以关闭消耗脂肪需要的基因、激活合成脂肪的基因，是国际上一直在寻找的能引起肥胖的细菌。
菌群是肥胖原因而非结果
2004年，美国华盛顿大学戈登教授领导的实验室，首次报道了肠道菌群可以调节小鼠的脂肪代谢、降低消耗脂肪的基因的活动、升高合成脂肪的基因的活性、令动物过度合成和积累脂肪。他们还发现，肠道菌群是动物肥胖发生的必需条件，因为无菌动物即使吃高脂饲料也不会肥胖。2007年，比利时天主教卢文大学的喀尼教授与其合作者也发现，肠道病原细菌产生的内毒素如果进入血液，可以引起小鼠肥胖和胰岛素抵抗。但是，对于能调控动物的脂肪代谢的基因表达、产生内毒素引起肥胖和炎症的细菌到底是哪些种类，国际上一直没有能“验明正身”。
2004年以来，包括赵教授实验室在内的多个研究组都观察到高脂饲料喂胖的小鼠的肠道里病菌增加，有益菌减少。华大基因近日在自然杂志发表论文，发现条件致病菌的增加和丁酸盐产生菌的减少，是糖尿病人菌群的主要特征。但是，由于这些结果都是用相关分析的方法获得的，学术界对于人体肠道菌群结构变化是肥胖、糖尿病的原因还是结果，一直存在争议。
课题组此次遵循了证明某种细菌是引起传染病的病因的“科赫法则”的要求，先在人体内发现某种细菌与肥胖相关，然后把这种细菌分离出来，让动物发展出肥胖症，从而证明这种细菌是该病人肥胖的原因而不是结果。这项工作为分离鉴定更多的参与人体肥胖和糖尿病的细菌提供了新的思路和技术方法，沿着这个方向深入下去，可以阐明肠道菌群如何与饮食互相作用，引起肥胖和糖尿病的机制，有望发展出以肠道菌群为靶点，预防和治疗肥胖、糖尿病的新方法。
An opportunistic pathogen isolated from the gut of an obese human causes obesity in germfree mice
Na Fei and Liping Zhao
Lipopolysaccharide endotoxin is the only known bacterial product which, when subcutaneously infused into mice in its purified form, can induce obesity and insulin resistance via an inflammation-mediated pathway. Here we show that one endotoxin-producing bacterium isolated from a morbidly obese human’s gut induced obesity and insulin resistance in germfree mice. The endotoxin-producing Enterobacter decreased in relative abundance from 35% of the volunteer’s gut bacteria to non-detectable, during which time the volunteer lost 51.4 kg of 174.8 kg initial weight and recovered from hyperglycemia and hypertension after 23 weeks on a diet of whole grains, traditional Chinese medicinal foods and prebiotics. A decreased abundance of endotoxin biosynthetic genes in the gut of the volunteer was correlated with a decreased circulating endotoxin load and alleviated inflammation. Mono-association of germfree C57BL/6J mice with strain Enterobacter cloacae B29 isolated from the volunteer’s gut induced fully developed obesity and insulin resistance on a high-fat diet but not on normal chow diet, whereas the germfree control mice on a high-fat diet did not exhibit the same disease phenotypes. The Enterobacter-induced obese mice showed increased serum endotoxin load and aggravated inflammatory conditions. The obesity-inducing capacity of this human-derived endotoxin producer in gnotobiotic mice suggests that it may causatively contribute to the development of obesity in its human host.
文献链接：An opportunistic pathogen isolated from the gut of an obese human causes obesity in germfree mice
