近年來，腸道菌群的研究越來越熱。腸道菌群與宿主共生，通過各種機(jī)制影響宿主新陳代謝功能，而且在動物和人體代謝產(chǎn)熱過程中發(fā)揮重要作用，是代謝和疾病領(lǐng)域一個重要的研究方向，它不僅是醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)研究，而且跟我們的生活健康密切相關(guān)。以腸道菌群為研究靶點，大量的果蠅、嚙齒類動物、人體等相關(guān)的腸道菌群與代謝健康、能量平衡的研究被大量報道。

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典型案例1

The role of gut microbiota in the regulation of standard metabolic rate in female Periplaneta americana[J]. Ayayee P A , Agustí Muñoz-Garcia, Keeney G D . Peerj, 2018, 6(4).

對昆蟲來說，標(biāo)準(zhǔn)代謝率（SMR）反映了其能量使用（用于生長和繁殖）與能量消耗（覓食、進(jìn)食和消化）之間的平衡。美國肯特州立大學(xué)、俄亥俄州立大學(xué)生物科學(xué)系科研人員研究了飲食和抗生素對美洲大蠊SMR的同步影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn)高蛋白碳水化合物比率喂養(yǎng)下細(xì)菌負(fù)荷的嚴(yán)重減少減少了兩種飲食類型中雌性的SMR，認(rèn)為腸道細(xì)菌在不同飲食條件下作為宿主能量消耗調(diào)節(jié)器有巨大的市場潛力。文中代謝實驗通過SSI昆蟲呼吸代謝系統(tǒng)進(jìn)行測量，該系統(tǒng)不僅能夠測量各代謝參數(shù)，還可以對原始代謝曲線進(jìn)行實時分析處理。

標(biāo)準(zhǔn)代謝率（SMR）和腸道微生物負(fù)荷相關(guān)性

類似關(guān)于果蠅腸道菌群的案例見：Dietary nutrient balance shapes phenotypic traits of Drosophila melanogaster in interaction with gut microbiota. Y.Henry, J.Overgaard, H.Colinet. Physiology Part A: Molecular & Integrative Physiology, 2020,Volume 241. 文中實驗使用16通道果蠅呼吸代謝系統(tǒng)研究果蠅的呼吸代謝情況，如下圖呼吸商、氧氣消耗等。

典型案例2

The gut microbiome regulates host glucose homeostasis via peripheral serotonin. Alyce M. Martin, et al. PNAS. 2019,September 16.

腸道微生物群是宿主代謝方面的既定調(diào)節(jié)器，如葡萄糖處理。盡管腸道微生物群對宿主葡萄糖平衡產(chǎn)生了已知影響，但基本機(jī)制尚不清楚。澳大利亞弗林德斯大學(xué)健康與醫(yī)學(xué)研究所，加拿大McMaster University醫(yī)學(xué)院內(nèi)分泌學(xué)和代謝系，代謝、肥胖和糖尿病研究中心等機(jī)構(gòu)研究認(rèn)為，失調(diào)的腸道菌群可通過分泌次級膽汁酸刺激腸壁細(xì)胞大量分泌“快樂激素”——5-羥色胺，進(jìn)而升高血糖水平，使得患者長期處于持續(xù)高血糖狀態(tài)，導(dǎo)致糖尿病的發(fā)生發(fā)展。文中能量消耗試驗是通過SSI實驗動物能量代謝監(jiān)測系統(tǒng)評估小鼠氧氣消耗，二氧化碳排放、氣體呼吸交換比率和休息能量消耗。

能量消耗（D）和呼吸交換比率（E）

典型案例3

Secretin-Activated Brown Fat Mediates Prandial Thermogenesis to Induce Satiation. Yongguo Li, Katharina Schnabl, Sarah-Madeleine Gabler, et al. Cell. 2018,November 15.

腸道、大腦和褐色脂肪組織之間存在聯(lián)系，褐色脂肪不僅僅是身體加熱器。德國慕尼黑工業(yè)大學(xué)分子營養(yǎng)醫(yī)學(xué)系等研究發(fā)現(xiàn)促胰液素激活的棕色脂肪組織可通過介導(dǎo)進(jìn)食產(chǎn)熱來調(diào)控飽食感，揭示了腸道-棕色脂肪組織-腦軸的攝食調(diào)控新通路，這項研究有助于通過分泌素靶向褐色脂肪或許對肥胖癥預(yù)防和代謝疾病營養(yǎng)或藥理學(xué)干預(yù)指出希望。

文中實驗使用了便攜式Foxbox便攜式能量代謝儀與MSOT多光譜光聲系統(tǒng)連用，詳細(xì)使用方法參見：Non-invasive Measurement of Brown Fat Metabolism Based on Optoacoustic Imaging of Hemoglobin Gradients[J]. Reber J , Karlas A , et al. Cell Metabolism, 2018.

典型案例4

Incorporation of Therapeutically Modified Bacteria into Gut Microbiota Prevents Obesity[J]. Zhongyi Chen, Lilu Guo, Yongqin Zhang et al. J Clin Invest, 2014,124(8):3391-3406.

代謝紊亂包括肥胖、糖尿病和心血管等疾病已成多發(fā)態(tài)勢。腸道微生物群組合是導(dǎo)致個體易患這些疾病的一個重要因素。因而改變一個人的微生物群可以改善疾病。美國范德堡大學(xué)等研究人員通過SSI實驗動物能量代謝監(jiān)測系統(tǒng)實驗研究表示，細(xì)菌可以在腸道中產(chǎn)生一種治療性的化合物，抑制小鼠體重增加、胰島素耐受性以及其它高脂肪飲食所引發(fā)的副作用。

pNAPE-EcN轉(zhuǎn)基因菌株處理對小鼠能量消耗的影響

因各種因素導(dǎo)致肥胖并使用SSI模塊式能量代謝系統(tǒng)或Foxbox便攜式能量代謝儀的部分案例如下：

Myricetin-induced brown adipose tissue activation prevents obesity and insulin resistance in db/db mice. Hu T, Yuan X, Wei G, Luo H,Lee HJ, Jin W. Eur J Nutr. 2018.57(1):391-403（中國科學(xué)院動物研究所）.

A high salt diet inhibits obesity and delays puberty in the female rat[J]. Pitynski-Miller D , Ross M , Schmill M , et al. International Journal of Obesity, 2017.

Short-term menthol treatment promotes persistent thermogenesis without induction of compensatory food consumption in Wistar rats: implications for obesity control[J]. Lillo V R C , Motzko-Soares A C P , Marchini A G , et al. Journal of Applied Physiology, 2018, 124(3):672-683.

典型案例5

Microbial regulation of organismal energy homeostasis. Cani, P.D., Van Hul, M., Lefort, C. et al. Nat Metab, 2019 (1)34–46.

比利時布魯塞爾盧萬大學(xué)代謝和營養(yǎng)研究小組、盧萬藥物研究所等在Nature上詳細(xì)介紹了腸道菌群與能量平衡的相關(guān)研究。腸道微生物重要的細(xì)菌代謝物短鏈脂肪酸作為宿主細(xì)胞的直接能量來源，刺激腸道激素的產(chǎn)生，并在大腦中作用調(diào)節(jié)食物的攝入量。其他微生物代謝物通過影響熱生成和脂肪組織褐化來影響個體的能量消耗。文中呈現(xiàn)了大量證據(jù)，支持腸道微生物群療法可用于調(diào)節(jié)宿主代謝健康，期望在不久的將來看到此類方法從實驗室轉(zhuǎn)移到臨床應(yīng)用中。

需要說明的是，關(guān)于人體能量平衡（能量代謝）測量技術(shù)請參見易科泰能量代謝艙或人體能量代謝監(jiān)測系統(tǒng)介紹及案例。