減肥需知：腸道菌如何影響代謝系統

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人體含有數兆個細菌。這些細菌大部分位於腸道中。腸道菌在你的健康中起著重要作用，例如與你的免疫系統進行交流並產生某些維生素。腸道菌還會影響不同食物的消化方式，並產生有助於使你感到飽足感的化學物質。結果，它們會影響你的體重。

我們的腸道菌具有比人類基因多250至800倍的基因。更引人注目的是，這些細菌基因使物質進入人體血液，影響了我們的身體化學。這意味著我們腸道菌可能影響我們的健康完全合理。事實上，腸道菌調節宿主人體的許多代謝過程，包括能量穩態（homeostasis），葡萄糖代謝和脂質代謝（lipid metabolism） [1]。腸道菌叢失衡（Dysbiosis）與代謝紊亂有關，一些研究表明腸道菌功能與代謝紊亂之間存在因果關係(如圖一 [2] )。脂質代謝包括諸如脂肪酸、三酸甘油酯和膽固醇的脂質的生物合成和降解。專門的脂蛋白促進脂質從腸道到肝臟（大多數脂質轉化的部位）以及在肝臟和周圍組織之間的轉運。肥胖與脂質代謝異常有關，這可能導致血脂異常水平、異位脂質沉積和相關的代謝性疾病，例如非酒精性肝病 [3]和動脈粥樣硬化 [4]。脂質代謝主要受糖和脂肪酸等營養物質調節。但是，一些研究表明脂質水平與腸道菌組成有關，並且在小鼠模型中描述了脂質代謝與微生物代謝產物之間的機制關聯。

本文介紹了腸道菌如何影響脂肪代謝與體重以及哪些食物可以促進健康的腸道菌生長。

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圖一、腸道菌叢失衡可能通過多種機制促進飲食誘發的肥胖和代謝併發症，包括免疫力失調，糖尿病，失智，能量調節改變，腸激素調節改變和促炎機制。(modified from [2])

什麼是腸道菌？

數以兆計的細菌和微生物生活在你的皮膚和體內 [5,6]。實際上，你體內的細菌可能多於人類細胞。據估計，在一個70公斤的人中，大約有40兆個細菌，而人類細胞只有30兆 [7]。這些細菌主要位於腸道內。腸道中有數百種不同類型的細菌。儘管有些可能會引起疾病，但大多數都執行基本任務來保持健康 [8]。例如，腸道菌會產生某些維生素，包括維生素K，並與你的免疫系統進行交流，以幫助身體抵抗感染 [9,10]。它們還會影響你消化某些食物並產生有助於讓人有飽足感的化學物質方式。因此，腸道菌可能會影響你的體重 [11,12]。

腸道菌影響食物的消化方式

由於腸道菌遍布腸道，它們會與吃的食物接觸。這可能會影響人體吸收的營養成分以及體內能量的存儲方式。一項研究檢查了77對雙胞胎（一個是肥胖的，而另一個不是）中的腸道菌。研究發現，肥胖者與非肥胖雙胞胎的腸道菌不同。特別是，肥胖與腸道菌的多樣性（Diversity）較低有關，這意味著腸道菌中菌種較少 [13]。其他研究發現，如果將肥胖人群的腸道細菌放入小鼠體內，小鼠體重會增加。這表明腸道細菌可能會影響體重 [14,15]。這可能是由於細菌對不同食物的消化產生的影響。例如，人類不能消化纖維，但是某些腸道菌可以消化。通過消化纖維，這些腸道菌會產生許多有益於腸道健康並可能促進體重減輕的化學物質 [16]。許多研究證實，高纖維攝入量的人的體重較低，這可能是由於腸道細菌在消化纖維中所起的作用 [17,18]。

最近的一項研究發現，腸道中兩種細菌的比例可以決定在特定飲食下減肥的體重。這兩種細菌是普雷沃氏菌屬（Prevotella），它消化纖維和碳水化合物，而另一種是擬桿菌屬（Bacteroidetes），通常吃更多動物蛋白和脂肪的人體內其擬桿菌屬更多 [19]。在這項研究中，有62人接受了26週的高纖維全穀物飲食。那些腸道中普雷沃氏菌屬（Prevotella）含量高的人比腸道中擬桿菌屬（Bacteroidetes）含量高的人減少了2.3千克的脂肪 [20]。宿主的腸道菌還會消化植物中發現的某些抗氧化劑，即類黃酮，可能有助於防止體重增加 [21]。最後，腸道細菌會影響腸道中飲食脂肪的吸收方式，這可能會影響體內脂肪的存儲方式 [22]。

腸道菌與身體發炎

腸道微生物組是一個信號樞紐，將飲食等環境的輸入與遺傳和免疫信號整合在一起，從而影響人體的新陳代謝、免疫力和對感染的反應。先天免疫系統的造血和非造血細胞戰略性地位於宿主-微生物組的界面。這些細胞具有感知微生物或其代謝產物並將信號轉譯為宿主生理反應和微生物生態調節的能力。先天免疫系統和腸道菌群之間通訊的異常可能導致複雜的疾病。當你的身體激活免疫系統抵抗感染時，就會發炎。飲食不健康也可能引起它，例如，飲食中含有過多的脂肪，糖或卡路里會導致血液和脂肪組織中的發炎化學物質升高，從而導致肥胖 [23,24]。科學家普遍認為，腸道微生物群的破壞受到宿主遺傳，飲食，抗生素和發炎的影響，並且與諸如肥胖症和發炎性腸道疾病（IBD）的發病機制密切相關。巨噬細胞（Macrophages）是通過消滅入侵的病原體而維持組織能量穩定的關鍵因素，並表現出其表型（例如M1或M2）的極高可塑性，已證明它們具有促進發炎和抗發炎功能。微生物來源的代謝產物，短鏈脂肪酸（SCFA）和革蘭氏陰性菌脂多醣（LPS）藉由作用於巨噬細胞發揮抗發炎或促進發炎效應 [25]。

研究表明當給小鼠LPS時，它們的體重增加，並且血糖和胰島素與攝取高脂飲食的小鼠相似都會增加 [26]。因此，某些產生LPS並引起發炎的腸道菌可能會導致體重增加和胰島素阻抗與糖尿病風險。在292人中進行的一項研究發現，肥胖的人群的腸道菌多樣性較低，而C-反應蛋白（CRP，血液中的發炎標誌物）水平較高 [27]。但是，某些腸道菌可能會減輕發炎並阻止體重增加。
雙歧桿菌（Bifidobacteria）和AKK菌（Akkermansia）是有益細菌，有助於維持健康的腸道屏障並防止發炎化學物質從腸道進入血液 [28]。在小鼠中進行的研究發現，AKK菌可通過減少發炎來防止體重增加和胰島素阻抗 [29]。同樣，當給小鼠飼餵益生元（Prebiotics）纖維以幫助增加腸道雙歧桿菌時，在不改變食物攝入的情況下，小鼠的體重和胰島素阻抗降低 [30]。

圖二、巨噬細胞參與腸道菌群與發炎性腸道疾病及肥胖症之間的相互作用。(modified from [25])

腸道菌生產幫助感到飢餓或飽足的化學物質

身體會產生多種影響食慾的激素，包括瘦素、生長素釋放肽和多肽YY（PYY）。一些研究表明，腸道中的不同細菌會影響這些激素的產生量以及你是否感到飢餓或飽足 [31,32]。短鏈脂肪酸是某些腸道菌分解纖維時產生的化學物質。其中之一被稱為丙酸鹽。一項針對60個超重成年人的研究發現，服用丙酸鹽24周可顯著增加PYY和昇糖素類似胜肽（GLP-1）激素的水平，這兩種激素都會降低飢餓感。服用了丙酸鹽的人會減少食物的攝入，也因此減少體重的增加 [33]。其他研究表明，益生元補充劑中含有經腸道菌發酵的化合物，對食慾可能具有類似的作用 [34]。每天吃16克益生元並持續兩週的人的呼吸中氫含量較高。這表明腸道菌發酵，飢餓感降低以及激素GLP-1和PYY的含量較高，使人有飽足感 [35]。

對腸細菌最好和最糟的食物

許多不同的食物對腸道細菌都有好處，包括：

• 全穀物：全穀物是未精製的穀物（如糙米）。它們的纖維含量高，可被雙歧桿菌等健康的腸道細菌消化，並有助於減肥 [36]。
• 水果和蔬菜：水果和蔬菜包含許多不同的纖維，對腸道菌有益。食用各種植物性食品可以改善腸道菌的多樣性，這與減肥減重有關 [37]。
• 堅果和種子：堅果和種子還含有大量的纖維和健康脂肪，有助於支持健康腸道菌的生長 [38]。
• 富含多酚的食物：包括黑巧克力、綠茶和紅酒。這些食物中的多酚不能單獨消化，但會被有益的腸道菌分解，從而促進有益細菌的生長 [39]。
• 發酵食品：發酵食品包括酸奶，康普茶，開菲爾和酸菜。它們包含有益細菌，如乳桿菌，並且可以最大程度地減少腸道中引起疾病的壞菌 [40]。
• 益生菌：益生菌可以在疾病或抗生素療程後幫助恢復健康的腸道菌，甚至可以幫助減肥 [41]。值得注意的是，益生菌的補充固然重要，但別忘了益生菌的食物—益生元。所謂的益生元指的是促進益生菌生長的物質，也就是益生菌最喜歡的食物「膳食纖維」（Dietary Fiber），適量與益生菌一起服用，能增加益生菌的定殖存活機會。因此，若只有補充益生菌，平時飲食卻少了蔬果，沒有提供益生菌的食物，仍然無法讓益生菌充分繁殖，達到保健的好處。

另一方面，過度攝取一些食物可能會損害腸道菌叢，包括：

• 含糖食品：高糖飲食可以刺激腸道中某些不健康的細菌的生長，這可能會導致體重增加和提高其他慢性疾病風險 [42]。
• 人造甜味劑：諸如阿斯巴甜和糖精等人造甜味劑會減少腸道中的有益細菌，這可能導致高血糖 [43]。
• 含不健康的飽和脂肪的食物：諸如omega-3之類的健康脂肪在腸道中支持有益細菌，而過多的飽和脂肪可能會導致致病細菌的生長 [44]。

小結

腸道菌會影響食物的消化方式，脂肪的儲存方式以及你是否感到飢餓或飽足。腸道菌具有執行宿主無法執行的許多過程的能力。這些過程可引起微生物產生或調節的代謝產物，產生的代謝產物在人體中起代謝底物和信號分子的作用，對宿主的代謝和健康具有重要意義。飲食組成對腸道菌群的代謝輸出至關重要，因為：(1) 腸道菌將飲食中的營養物質轉化為代謝產物；(2) 飲食會影響腸道菌的組成，進而影響其代謝潛力和對人體的影響。

因此，健康的腸道細菌對於保持健康的體重非常關鍵，全穀物、水果、蔬菜、堅果和種子等高纖維食品都可以促進健康的腸道細菌。

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參考資料：
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[2] https://www.bmj.com/content/bmj/361/bmj.k2179.full.pdf
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[6] https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28953883/
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[8] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3418802/
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[15] https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/24009397/
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[18] https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/10546693/
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[24] https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/21219177/
[25] https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmicb.2020.01065/full
[26] https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/17456850/
[27] https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/23985870/
[28] https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27763627/
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[31] https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27616451/
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[44] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5593975/