第101期
出刊日:2023-01-11
返回上一層控制體重的秘密在腸道?! 從減重手術如何改變腸道菌叢談起
研究發現,減重手術會造成腸胃道微生物菌叢的改變,從中找出治療代謝疾病如糖尿病、脂肪肝的新藥線索,已成為全球的熱門研究議題。
諮詢╱吳偉愷(臺大醫院醫研部研究型主治醫師)、 楊博仁(臺大醫院外科部主治醫師、臺大醫學系外科臨床副教授、臺大醫院減重暨代謝手術中心執行長)
撰稿╱林貞岑、黃靜宜
能夠大啖美食又不會發胖、維持好身材,這些「天選之人」實在令人羨慕,常被歸因為體質或遺傳因素。新近研究進一步指出:影響體重的關鍵可能在腸道!而從減重手術病人術前術後腸道菌叢的改變,可以找出潛藏其中的秘密。
【圖說:肥胖是許多疾病的根源,未來有可能透過腸道菌改善。】
肥胖併發症多 減重手術可改善
肥胖是許多疾病的根源,如果肥胖病人合併有控制不良的肥胖相關併發症,就可以考慮接受減重手術來治療肥胖及其相關代謝性疾病。
肥胖是許多疾病的根源,如果肥胖病人合併有控制不良的肥胖相關併發症,就可以考慮接受減重手術來治療肥胖及其相關代謝性疾病。
已有許多研究證實,許多與肥胖相關的併發症,如糖尿病、高尿酸、高血脂、脂肪肝、睡眠呼吸中止症等,在接受手術體重下降後都可獲得明顯改善;而第二型糖尿病患者的血糖甚至在術後一、兩天,體重尚未明顯下降時,就會快速改善。
減重手術有許多方式,目前主流趨勢為胃袖狀切除(sleeve gastrectomy)及胃繞道(Roux-en-Y gastric bypass)手術兩種。
胃袖狀切除是把如囊袋狀的胃切掉大部分,縮小胃部體積,剩下細長型的胃如同袖子一般。胃袖狀切除手術較為單純,又能達到很好的減重效果,是目前最常使用的減重手術。
胃繞道手術是把胃的上緣切開,再縫合成小胃囊,然後把小腸中間截斷,將小腸一端與上半部的小胃囊縫合在一起。好處是食物代謝到小腸的速度變快、路徑變短,食物幾乎不經過胃,而是直接進入後半部小腸,可達到攝取熱量減少且食物吸收下降效果,不過因為手術過程較複雜,且術後長期問題較多,目前選擇這類手術的人較少。
減重手術 改善血糖效果比減輕體重還快
減重手術是藉由改變腸胃道構造,以減少食物攝取量及養分吸收,達到體重減輕的效果,進而改善肥胖帶來的代謝性問題,如高血脂、高血壓及高血糖。其中減重手術能有效改善甚至根治第二型糖尿病,可說是近10年來的重大發現,大家驚覺,原來內科疾病可以用外科方法根治、解決。
減重手術是藉由改變腸胃道構造,以減少食物攝取量及養分吸收,達到體重減輕的效果,進而改善肥胖帶來的代謝性問題,如高血脂、高血壓及高血糖。其中減重手術能有效改善甚至根治第二型糖尿病,可說是近10年來的重大發現,大家驚覺,原來內科疾病可以用外科方法根治、解決。
已有許多研究證實,比起藥物治療,減重手術治療糖尿病的效果更好,且療效維持久,長達10年以上也很少復發,並可降低心血管疾病和癌症的發生風險,且連脂肪肝也改善了。而且減重手術後1個月內,患者的糖尿病就大幅改善,包括體內的GLP1(Glucagon-like peptide-1,一種腸泌素)會上升,血糖及胰島素阻抗改善的幅度及速度非常明顯,而且這些改變早在體重減輕前就出現。
這引起了研究人員的興趣,想知道究竟減重手術除了體重減輕之外,還有什麼不在預期中的機制和效果?
比如已知減重手術會改變腸道荷爾蒙,最明顯的就是造成腸泌素GLP1升高;它對於減重及改善血糖的效果相當不錯,經過十多年的努力,GLP1已被開發成有效治療糖尿病及減重的藥物。
減重手術改變腸胃道環境 術後腸道好菌增加
至於腸道菌與減重手術的關聯性,迄今多為小型研究。由於減重手術會改變腸胃道的酸鹼值、氧氣濃度以及消化液與食物作用的位置,像胃袖狀切除術把大面積的胃切掉,能分泌胃酸的細胞變少了,可能影響胃腸系統的酸鹼值;而胃繞道手術則重新改造食物通過消化道的路線,就好像都更計畫,居住的環境變了,居民的組成也變得很不一樣。
至於腸道菌與減重手術的關聯性,迄今多為小型研究。由於減重手術會改變腸胃道的酸鹼值、氧氣濃度以及消化液與食物作用的位置,像胃袖狀切除術把大面積的胃切掉,能分泌胃酸的細胞變少了,可能影響胃腸系統的酸鹼值;而胃繞道手術則重新改造食物通過消化道的路線,就好像都更計畫,居住的環境變了,居民的組成也變得很不一樣。
此外,研究人員觀察減重手術後患者的腸道微生物組成,發現好菌及壞菌都會增加,但好菌增加的效應似乎較明顯。臺大醫院曾做動物實驗,餵食減重手術患者糞便的老鼠,血糖跟血脂改善的效果較好,證實了此點。可是這些菌有很多種,是哪一種菌發揮效果?是研究人員接下來想要進一步探討的。
目前已知,減重手術後明顯增加的腸道菌包括大腸桿菌(E. coli)及克雷伯氏菌(Klebsiella pneumonia)等伺機病原菌;韋榮氏球菌(Veillonella spp.)與鏈球菌(Streptococcus spp.)等口腔共生菌;以及知名的次世代益生菌如:嗜黏液蛋白阿克曼菌(Akkermansia muciniphila,以下簡稱AKK菌)等。從改善代謝的角度來看,整體菌相改變是往好的方向,尤其是協助代謝正常運作的好菌會增加,譬如AKK菌。
近年法國一項較大規模的研究(包含108位胃袖狀切除病患與89位胃繞道手術病患),比較病患減重手術前後腸道菌叢的差異,研究發現,兩種減重手術都會讓AKK菌增加。此外,AKK菌會影響減重手術後是否復胖。研究發現,沒有復胖的人,體內的AKK菌較多。
【圖說:目前市售益生菌產品多屬於食品,吃進腸道後能否發揮效用仍是未知數。】
AKK菌有治療肥胖及糖尿病潛力AKK菌堪稱近年最熱門的明星菌,它是存活在哺乳類動物腸道中的絕對厭氧菌,可佔40兆腸道菌的3∼5%,具有改善代謝、調節免疫與增強腸道屏障的功能。但並非每個人體內都有AKK菌,約7成的人才有,統計上瘦子比較多有此菌。
AKK菌被視為具有預防及治療肥胖及糖尿病的潛力,也有人稱它是「減肥菌」,它有許多機轉被發現。刊登在《自然醫學(Nature Medicine)》期刊的一篇比利時研究指出,AKK菌有助維持血糖恆定、改善胰島素阻抗並減少脂肪堆積。另外,刊登在2021年《自然微生物學(Nature Microbiology)》期刊的韓國研究發現,AKK菌會刺激腸道產生GLP1。傳統益生菌如比菲德氏菌及乳酸菌,並不會刺激GLP1產生,反而是AKK菌刺激GLP1的效果最好。2022年的《自然(Nature)》期刊進一步發現,AKK菌細胞膜上結構特殊的磷脂質,是AKK菌能調節免疫的關鍵分子。
目前在歐美國家,AKK菌已被開發為次世代益生菌商品,在美國是活菌,屬於醫療食品(Medical Food);在歐洲是死菌,歸類於新穎性食品(Novel food,指國內外非普遍性、特定族群的傳統食品,或是使用新技術、新製或經改良的新興食品)。目前台灣則未通過法規、尚不得販售。
雖然AKK菌的效果頗令人振奮,但如果民眾光想要吞顆AKK的益生菌來減重或控制血糖,還需「停看聽」!因為研究仍未解答所有的問題,譬如,吃不胖不完全是單一菌種作用,而且減重手術造成的菌相改變是多樣化的,是許多菌種共同發揮作用,如同中藥複方;目前只知道AKK菌是其中一種有效菌種,這並不表示單吃此菌就能達到很好效果。而且,每個人腸道環境不同,吃進體內的好菌,能否在個人腸道環境中棲息生存下來、發揮效用,又是一大考驗。
膽酸功能新發現 除幫助消化並可以改善代謝
另一個減重手術後的改變與「膽酸」有關。目前已知的膽酸結構有上百種,許多仍是未解之謎,而減重手術重啟了我們對膽酸的新發現。例如近兩年美國哈佛大學團隊發表研究指出,在胃袖狀手術後,腸道某種膽酸濃度特別高,即CA7S (Cholic acid 7-sulphate),會刺激腸道細胞產生GLP1,也有助於減重及降血糖。
另一個減重手術後的改變與「膽酸」有關。目前已知的膽酸結構有上百種,許多仍是未解之謎,而減重手術重啟了我們對膽酸的新發現。例如近兩年美國哈佛大學團隊發表研究指出,在胃袖狀手術後,腸道某種膽酸濃度特別高,即CA7S (Cholic acid 7-sulphate),會刺激腸道細胞產生GLP1,也有助於減重及降血糖。
膽酸是膽汁的主要成分,又分為初級及次級。初級膽酸是由肝臟直接利用膽固醇合成而分泌,次級膽酸則是初級膽酸經由腸道菌水解、修飾而成。
膽酸為人熟知的是能幫助消化,它是乳化劑、界面活性劑,能協助食物油水混合,讓胰臟分泌的酵素能順利分解食物。新近研究發現,膽酸不只幫助消化,還有很多生理活性,特別是它可以作用在腸道及肝臟,影響胰島素阻抗及代謝。
盼找出改善脂肪肝的新藥
上述研究讓醫學界對於腸道菌的了解更多,除了探討是否能找出有效的單一菌種製成藥物,未來甚至希望繞過腸道菌(因腸道菌多為絕對厭氧菌,但在製程、包裝與運送過程中容易暴露氧氣而不穩定),直接找出關鍵的蛋白質或小分子代謝物,做成更有效的治療代謝藥物。
上述研究讓醫學界對於腸道菌的了解更多,除了探討是否能找出有效的單一菌種製成藥物,未來甚至希望繞過腸道菌(因腸道菌多為絕對厭氧菌,但在製程、包裝與運送過程中容易暴露氧氣而不穩定),直接找出關鍵的蛋白質或小分子代謝物,做成更有效的治療代謝藥物。
例如臺大醫院也鎖定脂肪肝為研究目標,因為迄今脂肪肝仍缺乏有效的藥物治療,而減重手術能改善85%的脂肪肝,比飲食、運動效果都明顯。可是減重手術具侵入性且付出代價高,研究團隊藉由探討減重手術改善脂肪肝的詳細機制,期盼找出其他較溫和的方式,比如透過改變腸道菌來改善脂肪肝。
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