摘要：近日，复旦大学生物医学研究院微生物组中心的Fredrik Bäckhed教授团队在国际顶级医学期刊《Nature Medicine》上发表了一项突破性研究成果，系统解析了肠道微生物组与血浆代谢物之间的动态关联，并揭示了其在糖代谢异常和2型糖尿病（T2D）进展中
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近日，复旦大学生物医学研究院微生物组中心的Fredrik Bäckhed教授团队在国际顶级医学期刊《Nature Medicine》上发表了一项突破性研究成果，系统解析了肠道微生物组与血浆代谢物之间的动态关联，并揭示了其在糖代谢异常和2型糖尿病（T2D）进展中的潜在作用机制。该研究为基于微生物组的生活方式干预提供了分子依据，也为精准营养与个体化治疗开辟了新路径。
随着代谢性疾病发病率持续上升，科学家越来越关注肠道微生物如何通过影响宿主代谢来参与葡萄糖稳态调节。然而，目前关于哪些具体代谢物受微生物组调控、它们如何反映疾病状态，以及是否可被生活方式干预所逆转等问题仍不明确。
为此，研究人员利用两个大型瑞典人群队列——糖耐量受损（IGT）队列（697人）和瑞典心肺生物影像研究（SCAPIS）队列（470人），开展了一项涵盖代谢组、宏基因组、临床特征及饮食数据的综合分析，旨在揭示血糖控制障碍背后复杂的代谢-微生物交互网络。
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通过对近1200名参与者进行深度代谢组学分析，研究人员共检测并注释了978种血浆代谢物，其中超过45%来源于脂质代谢，约22%来自氨基酸代谢。
进一步建模结果显示：65.9%的代谢物与至少一类变量显著相关（Wald检验，FDR校正后P
通过主成分分析发现，微生物组单独贡献了整体代谢组变异的近三分之一（29.4%），这一比例是健康人群中报道值的两倍以上，突显其在糖代谢紊乱中的重要地位。
为了确保识别出的197种微生物组相关代谢物的可靠性，研究者采用五种方法进行了交叉验证：不同宏基因组流程（如canopy聚类、Kraken2、MetaPhlAn4）下预测的一致性；随机森林与梯度提升决策树算法在同一批物种上的表现比较；基于KEGG功能注释构建代谢通路模型；跨人群验证（以色列、英国双胞胎、瑞典队列）；小鼠模型（无菌 vs. 常规饲养）体内实验验证。
结果表明：在不同人群中，大多数代谢物与微生物组的相关性高度一致；仅少数15种代谢物存在跨队列差异，尤其是咖啡因代谢物——这可能与瑞典人群咖啡摄入量高、肠道内Lawsonibacter asaccharolyticus丰度更高有关；在小鼠模型中，人类相关的197种代谢物中有66种可在肝静脉血中检测到，其中有近半数（54.5%）显示差异，提示这些代谢物确受微生物调控。
此外，Shannon指数分析显示，微生物组的个体间差异高达49.4%，远高于临床指标的9.4%，说明微生物组具有高度个性化特征，适合作为个体化干预的目标。
在分析糖代谢异常患者的代谢物变化时，研究人员鉴定出：IFG、IGT、CGI、T2D患者分别有64、510、450和585种显著改变的代谢物；共计759种代谢物可作为糖代谢异常的潜在标志物；在验证队列中，502种代谢物变化得到重复验证，其中54.2%为脂质代谢物，20.3%为氨基酸代谢物，显示出明显的代谢失衡趋势。
值得注意的是：56种代谢物为单纯IFG特异性改变，但在所有糖代谢异常亚型中均出现变化，提示IFG与其他亚型可能存在共同机制；241种代谢物在IGT、CGI与T2D中共享，表征了糖耐量下降的共性信号。
通过对肥胖相关代谢物的比对，研究还发现：117种糖代谢异常相关代谢物同时也是肥胖相关代谢物；单纯IFG组中肥胖相关代谢物占比最高，达58.9%，提示IFG与肥胖关系更为密切。
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本研究首次在大规模人群中系统评估了微生物组、代谢组与生活方式之间的复杂互动，并提出以下重要结论：血浆中超过三分之一的代谢物受微生物组调控，且其变化与糖代谢异常密切相关。
特定菌群（如H. microfluidus、B. wexlerae等）及其介导的代谢物（如马尿酸）可能构成调控血糖稳态的重要节点。
短期生活方式干预（如饮食与运动）可有效调节部分代谢物，但不同干预手段的影响路径各异，强调联合干预优于单一策略。
未来糖尿病管理应注重基于微生物组的个性化营养与行为干预，以实现更有效的早期预防与干预。
参考
Wu, H., Lv, B., Zhi, L. et al. Microbiome–metabolome dynamics associated with impaired glucose control and responses to lifestyle changes. Nat Med (2025). https://doi.org/10.1038/s41591-025-03642-6
来源：健康魅丽