血浆支链氨基酸与2型糖尿病肠道菌群失调及炎症标志物的关联

《Advanced Gut & Microbiome Research》：Plasma Branched-Chain Amino Acids Are Associated With Gut Dysbiosis and Inflammatory Markers in Type 2 Diabetes Mellitus

　　

背景：支链氨基酸（BCAAs）是胰岛素抵抗的既定生物标志物。然而，在非洲2型糖尿病（T2DM）人群中，它们与肠道菌群组成、饮食模式和系统性炎症的关系仍未得到探索。本研究调查了尼日利亚索科托T2DM患者血浆BCAAs、肠道菌群失调、饮食习惯和促炎细胞因子之间的关联。

方法：这项横断面研究招募了126名参与者：63名T2DM患者和63名年龄和性别匹配的健康对照。研究人员使用qPCR定量肠道拟杆菌门（Bacteroidetes）和厚壁菌门（Firmicutes），并将菌群失调定义为细菌载量高于对照组的第75百分位数——一份结构化问卷记录了饮食模式，包括特定餐食的食物选择。通过ELISA测量血浆BCAAs、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）和白细胞介素-6（IL-6）。研究人员使用Kruskal–Wallis检验及Dunn′s事后校正比较各组（菌群正常、菌群失调、对照）的生物标志物水平，并使用Spearman′s秩相关评估相关性。

结果：与菌群正常的T2DM患者（88.1 μmol/L，IQR 9.29–13.84）和对照组（70.6 μmol/L，IQR 7.46–10.64）相比，伴有菌群失调的T2DM患者血浆BCAAs显著升高（中位数100 μmol/L，IQR 11.69–14.57）（H = 41.77，p < 0.001，η²H = 0.323）。对早餐食用米饭/糊糊（swallow）的参与者的饮食分析显示，菌群失调患病率最高（83.3%，AOR = 0.31，95%CI：0.21–0.91，p = 0.038）。值得注意的是，所有在晚餐或午餐食用燕麦的参与者均呈现100%的菌群失调患病率。午餐食用蔬菜/水果的菌群失调患病率为82.8%（χ² = 44.594，p < 0.001）。口服降糖药（OHA）的使用与菌群失调有强关联（χ² = 107.471，p < 0.001），82.4%的OHA使用者表现出菌群失调（AOR = 2.41，95%CI：1.92–3.81）。在菌群失调患者中，厚壁菌门/拟杆菌门（F/B）比值与BCAAs呈负相关（r = –0.452，p = 0.008）。在菌群失调组中，BCAAs与TNF-α（r = 0.489，p = 0.001）和IL-6（r = 0.401，p = 0.003）呈正相关。高血糖患者的BCAAs显著高于血糖正常参与者（p < 0.001）。

结论：尼日利亚T2DM患者中，伴有肠道菌群失调的血浆BCAAs升高，并与系统性炎症呈正相关。F/B比值与BCAAs之间的负相关挑战了“较高的厚壁菌门丰度均匀驱动BCAA升高”的简单范式，提示特定微生物类群或功能通路可能更为相关。饮食模式，尤其是燕麦消费，与菌群失调显示出强关联，值得谨慎解读和进一步研究。这些发现支持肠道–BCAA–炎症轴在T2DM病理生理学中的作用。

论文解读：血浆支链氨基酸与2型糖尿病肠道菌群及炎症标志物的关联

2型糖尿病（Type 2 diabetes mellitus, T2DM）占全球糖尿病病例的90%以上，以胰岛素抵抗和进行性β细胞功能障碍为特征。在尼日利亚，随着城市化和饮食转型，T2DM患病率急剧上升，约影响550万成年人。除肥胖和缺乏运动等传统风险因素外，新兴证据表明肠道菌群失调（gut dysbiosis，指肠道微生态失衡）和循环代谢物改变参与T2DM发病。支链氨基酸（branched-chain amino acids, BCAAs）包括亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸，是必需氨基酸，但循环BCAAs升高却是未来胰岛素抵抗和T2DM的强预测因子。然而，在非洲人群中，BCAAs与肠道菌群组成、饮食模式及系统性炎症的关系尚未被探索。因此，研究人员在尼日利亚索科托开展了一项横断面研究，评估T2DM患者血浆BCAAs与肠道菌群失调（以厚壁菌门/拟杆菌门比值[Firmicutes/Bacteroidetes, F/B]评估）、饮食实践及促炎细胞因子（肿瘤坏死因子-α[TNF-α]和白细胞介素-6[IL-6]）的关联。该研究成果发表于《Advanced Gut》。

研究人员共招募了126名参与者，包括来自索科托专科医院和玛丽亚姆·阿巴查妇女儿童医院的63名T2DM患者，以及来自乌斯曼·丹福迪约大学的工作人员和学生中的63名年龄、性别匹配的健康对照。采用定量PCR（qPCR）对粪便中拟杆菌门和厚壁菌门进行绝对定量，以细菌载量超过对照组第75百分位数（>8.2 log₁₀ CFU/g）定义为菌群失调；通过结构化食物频率问卷收集三餐饮食模式；使用ELISA测量血浆BCAAs、TNF-α和IL-6。统计学分析包括Kruskal–Wallis检验、Dunn′s事后校正、Spearman′s秩相关和二元逻辑回归。

结果方面，首先，参与者特征显示，T2DM患者中51人（81.0%）存在菌群失调，12人（19.0%）菌群正常。菌群失调组体质指数（BMI）中位数最高（26.8 kg/m²），且高血糖和口服降糖药（OHA）使用比例均显著高于对照组。其次，血浆BCAAs组间比较表明，菌群失调的T2DM患者BCAAs中位数最高（101.3 μmol/L），显著高于菌群正常患者（88.1 μmol/L）和对照组（70.6 μmol/L），效应量较大（η²H = 0.323）。再者，饮食模式与菌群失调的关联分析显示，早餐食用米饭/传统糊糊（如tuwo、eba或fufu）者菌群失调患病率最高（83.3%），调整后优势比（AOR）为0.31；所有午餐或晚餐食用燕麦的参与者均表现为菌群失调（100%）；午餐食用蔬菜/水果者的菌群失调患病率为82.8%，而晚餐食用蔬菜/水果者仅3.1%发生菌群失调。此外，OHA使用与菌群失调强相关（χ² = 107.471，p < 0.001），82.4%的OHA使用者存在菌群失调（AOR = 2.41）。相关性分析发现，在菌群失调组中，F/B比值与BCAAs呈显著负相关（r = –0.452，p = 0.008），提示较低的F/B比值（即Bacteroidetes相对丰度较高）反而伴随BCAA升高；BCAAs与TNF-α（r = 0.489）和IL-6（r = 0.401）均呈正相关。最后，BCAAs与血糖控制相关联：高血糖患者（空腹血糖>5.8 mmol/L）的BCAAs中位数（100 μmol/L）显著高于血糖正常者（78.7 μmol/L），且BCAAs与空腹血糖呈正相关（r = 0.435，p = 0.002）。

讨论部分指出，这些发现首次在撒哈拉以南非洲人群中证实了肠道–BCAA–炎症轴的存在。燕麦消费与100%菌群失调的关联需要谨慎解释，因为样本量极小（午餐3人、晚餐5人），可能受产品加工方式、添加糖或人工甜味剂等因素影响，也可能存在反向因果。蔬菜/水果在午餐与晚餐的不同效应提示食物摄入时间可能影响代谢结局。OHA使用与菌群失调的关联既可能是药物效应，也可能是潜在代谢紊乱严重程度的反映。F/B比值与BCAAs的负相关说明门水平比值无法反映特定菌种或功能通路的作用，需结合宏基因组和代谢组学进一步解析。

结论部分可翻译为：血浆BCAAs在伴有肠道菌群失调的尼日利亚T2DM患者中显著升高，并与促炎细胞因子TNF-α和IL-6呈正相关。F/B比值与BCAAs之间的负相关挑战了“厚壁菌门丰度越高驱动BCAA升高”的简单范式，提示特定微生物类群（尤其是拟杆菌属）或功能通路（BCAA合成与分解）可能比门水平比值更为重要。饮食模式与菌群失调状态密切相关，但需要谨慎解读；尤其是燕麦消费与100%菌群失调的关联基于极小样本，亟需更大规模研究验证。OHA使用与菌群失调强相关（AOR = 2.41），反映药物效应或代谢严重程度。这些发现支持肠道–BCAA–炎症轴在T2DM病理生理学中的作用，并提示BCAA靶向和微生物靶向干预可能对T2DM管理具有潜在价值。