肠道菌群多样性与炎症标志物交互作用下血清脂肪因子(脂联素、瘦素、抵抗素)与儿童肥胖的多维关联分析:一项单中心横断面回顾性研究

《International Journal of General Medicine》:Multidimensional Analysis of Serum Adiponectin, Leptin, and Resistin Levels and Their Correlation with Childhood Obesity Based on Gut Microbiota and Inflammatory Markers: A Single-Center Cross-Sectional Retrospective Study

【字体: 时间:2026年02月05日 来源:International Journal of General Medicine 2

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  本研究通过单中心横断面回顾性分析,揭示儿童肥胖与肠道菌群多样性降低、慢性低度炎症状态及血清脂肪因子(脂联素Adiponectin、瘦素Leptin、抵抗素Resistin)失衡密切相关。研究发现菌群α多样性指数(Chao1、Observed species、PD whole tree)与脂联素呈正相关,与瘦素、抵抗素及炎症标志物(CRP、IL-1β、TNF-α)呈负相关,提示“菌群-脂肪因子-炎症”轴可能在儿童肥胖发病中发挥协同作用,为靶向干预提供了新思路。

  
基线数据
本研究为一项单中心横断面回顾性分析,旨在探讨儿童肥胖与肠道菌群多样性、炎症状态及血清脂肪因子水平的相关性。研究共纳入156名儿童,其中116名肥胖儿童根据体重指数(BMI)超重程度(超过标准参考值20%-29%为轻度,30%-49%为中度,≥50%为重度)分为A(轻度,n=58)、B(中度,n=32)、C(重度,n=26)三组,另设40名健康儿童作为对照组(D组)。所有参与者年龄范围为10-12岁,组间基线特征无显著差异。样本量计算使用G*Power 3.1软件,以肠道菌群Chao1指数与脂联素的相关性(效应量r=0.3)为主要结局指标,设定α=0.05(双尾),β=0.2(置信度80%),计算得出最小样本量为132例,本研究实际纳入样本量符合统计学要求。
肠道菌群分析
通过Illumina HiSeq高通量测序平台对粪便样本16S rRNA基因V3-V4区进行测序,分析肠道菌群组成和多样性。DNA提取使用QIAamp Fast DNA Stool Mini Kit,并进行质量评估。采用针对V3-V4区的通用引物进行PCR扩增,使用DADA2流程推断扩增子序列变体(ASVs),并利用SILVA138数据库进行物种注释。α多样性通过Chao1指数(估计群落物种丰富度)、Observed-species指数(直接计数观测到的物种数)和PD whole tree指数(基于系统发育树计算群落内所有物种的总进化距离,反映遗传多样性和进化差异)进行评估。结果显示,与健康对照组相比,肥胖组肠道菌群α多样性显著降低,且随着肥胖程度加重,Chao1、Observed-species和PD whole tree指数呈进行性下降趋势(所有P<0.05)。中度、重度超重组上述指数均显著低于轻度超重组,重度超重组又低于中度超重组。而Simpson指数和Shannon指数在四组间无显著差异。
血清生物标志物测量
采集所有参与者晨起空腹静脉血,离心后取上清液,采用酶联免疫吸附测定(ELISA)法检测血清中炎症标志物,包括C反应蛋白(CRP)、白细胞介素-1β(IL-1β)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α),以及脂肪因子,包括脂联素(Adiponectin)、瘦素(Leptin)、抵抗素(Resistin)。结果表明,与健康对照组相比,肥胖组血清脂联素水平显著降低,且随着肥胖程度加重而逐步下降;相反,瘦素和抵抗素水平则显著升高,并随肥胖程度加重而逐步上升。炎症标志物CRP、IL-1β、TNF-α的水平在肥胖组中也显著高于健康对照组,且呈现随肥胖程度加重而递增的趋势。
相关性分析
Pearson相关性分析揭示了关键指标间的显著关联:
  • 肠道菌群α多样性指数(Chao1、Observed species、PD whole tree)与血清脂联素水平呈正相关(r=0.584, 0.552, 0.415, 所有P<0.001),而与瘦素(r=-0.629, -0.614, -0.478, 所有P<0.001)和抵抗素(r=-0.499, -0.444, -0.273, 所有P<0.01)水平呈负相关。
  • 血清炎症标志物CRP、IL-1β、TNF-α与脂联素水平呈负相关(r=-0.565, -0.676, -0.709, 所有P<0.001),而与瘦素(r=0.509, 0.661, 0.749, 所有P<0.001)和抵抗素(r=0.457, 0.497, 0.533, 所有P<0.001)水平呈正相关。
讨论
儿童肥胖是一种多因素疾病,肠道菌群及其代谢物通过调节神经、免疫系统发育及肠道屏障功能,在其进程中起关键作用。本研究发现肥胖儿童存在肠道菌群失调(表现为α多样性降低)和慢性低度炎症状态,且二者均与血清脂肪因子(脂联素、瘦素、抵抗素)的失衡显著相关,提示“肠道菌群-脂肪因子-炎症”轴可能存在复杂的相互作用。
肠道菌群多样性的降低,特别是与短链脂肪酸(SCFAs)产生相关的有益菌(如双歧杆菌Bifidobacterium、阿克曼菌Akkermansia)减少,可能导致肠道屏障功能受损,内毒素(如LPS)易位入血,激活Toll样受体4(TLR4)介导的炎症通路,进而诱导瘦素抵抗和抵抗素表达上调。同时,SCFAs及其产生菌的代谢物可能通过激活过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPAR-γ)等通路促进脂联素分泌。脂联素具有抗炎作用,可通过激活AMP活化蛋白激酶(AMPK)信号通路抑制核因子κB(NF-κB)活化。而肥胖状态下常见的瘦素抵抗会异常激活Janus激酶/信号转导子和转录激活子(JAK-STAT)通路,抵抗素则能直接刺激单核细胞产生促炎因子并破坏肠道屏障,共同加剧慢性炎症。炎症因子如TNF-α、IL-1β又可反过来抑制脂联素基因表达和分泌,并干扰瘦素受体下游信号转导,加重瘦素抵抗。 thus forming a vicious cycle。
本研究结果表明,肠道菌群多样性、脂肪因子平衡和炎症状态三者之间存在显著相关性,提示它们可能在儿童肥胖的发生发展中存在潜在协同效应。增加菌群多样性,促进有益菌定植,可能通过调节脂肪因子平衡和改善慢性低度炎症,成为儿童肥胖的潜在干预策略。
局限性
本研究为单中心横断面设计,揭示了变量间的相关性,但无法确立因果关系。样本来源相对单一,结论的外推性需多中心前瞻性队列研究进一步验证。未来研究可通过粪菌移植(FMT)、益生菌/元干预试验或纵向动态监测等方法,深入探讨“菌群-脂肪因子-炎症”轴之间的因果网络和具体分子机制,并为开发针对该轴的联合干预策略(如益生菌与抗炎剂协同使用)提供依据。
结论
本研究表明,肥胖儿童存在肠道菌群多样性降低、慢性低度炎症和脂肪因子(脂联素降低,瘦素、抵抗素升高)失衡,且三者显著相关,提示它们可能与儿童肥胖的发生发展存在关联。调节肠道菌群多样性,改善脂肪因子失衡和慢性炎症状态,可能为儿童肥胖的防治提供新的靶点。
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