胰岛素抵抗（Insulin Resistance，IR）是代谢综合征和2型糖尿病的主要病理生理基础。之前的宏基因组研究已经描述了肠道菌群的特征及其在胰岛素抵抗主要营养素代谢中的作用。特别是共生生物的碳水化合物代谢被认为贡献了高达10%的宿主总能量获取，从而在肥胖和前驱糖尿病的发病机制中发挥作用。然而，其潜在机制仍不清楚。

2023年8月30日，日本理研综合医学中心的研究人员在 Nature 期刊发表了题为：Gut microbial carbohydrate metabolism contributes to insulin resistance 的研究论文。

该研究全面阐述了胰岛素抵抗中的宿主-微生物关系，揭示了肠道菌群对碳水化合物代谢的影响，为改善胰岛素抵抗提供了潜在治疗靶点。

该研究分析了306名参与者（71%为男性），年龄为20-75岁（中位年龄61岁），排除了诊断为糖尿病的个体，以避免高血糖的任何长期影响。因此，与以往大多数糖尿病和肥胖宏基因组研究相比，这项研究纳入了相对健康的个体，参与者体重指数（BMI）和糖化血红蛋白（HbA1c）的中位数分别为24.9和5.8%。

该研究分析的主要临床表型是胰岛素抵抗（IR），研究团队将其定义为IR的稳态模型评估（HOMA-IR）评分至少为2.5分。

为了加深对胰岛素抵抗中宿主-微生物关系的理解，研究团队使用多模态技术进行了全面和广泛的研究，研究了肠道菌群和人类代谢性疾病之间的相互作用。虽然肠道菌群的碳水化合物代谢被认为影响肥胖和前驱糖尿病的发病机制，但由于缺乏详细的代谢组学信息，其在人类中具体的机制联系难以捉摸。

该研究使用全面的多组学策略在人类中研究了肠道菌群与胰岛素抵抗的关系，研究团队将无偏倚粪便代谢组学与宏基因组学、宿主代谢组学和转录组学数据相结合，以描述肠道菌群在胰岛素抵抗中的作用。这些数据表明，粪便中的碳水化合物（特别是宿主可直接利用的单糖）在胰岛素抵抗的个体中增加，并且与肠道菌群碳水化合物代谢和宿主炎性细胞因子相关。

该研究发现了与胰岛素抵抗和胰岛素敏感性相关的肠道细菌，肠道细菌以毛螺菌科（Lachnospiraceae）为主的人往往有更高的胰岛素抵抗水平和更高的粪便单糖含量；而拟杆菌目（Bacteroidales）数量较多的人胰岛素抵抗程度较低，粪便单糖含量较低。因此，肠道中的毛螺菌科可作为前驱糖尿病的生物标志物。

在肥胖小鼠身上，研究团队观察了不同肠道细菌对血糖水平的影响。他们发现 Alistipes indistinctus 能够降低血糖水平，减少胰岛素抵抗和碳水化合物的可用性，降低肠道中单糖水平。

综上所述，这项研究突出了综合多组学策略在探索肠道菌群代谢及其产物参与胰岛素抵抗发病机制方面的优势。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41586-023-06466-x