對於 35% 每天與肥胖作鬥爭的美國成年人來說，他們病症的主要原因都太熟悉了：不健康的飲食、久坐不動的生活方式，或許還有一些不幸的基因。 然而，近年來，研究人員越來越確信，重要的隱藏角色實際上潛伏在人類腸道中：數以十億計的腸道微生物。
在我們整個進化史中，腸道中的微小居民幫助我們分解堅韌的植物纖維，以換取居住在如此營養豐富的肉湯中的特權。 然而，它們的作用似乎不僅限於消化。 新證據表明，腸道細菌會改變我們儲存脂肪的方式、我們平衡血液中葡萄糖水平的方式，以及我們對讓我們感到飢餓或飽腹的激素的反應方式。 錯誤的微生物組合似乎會為從出生那一刻起就埋下肥胖和糖尿病的伏筆。
幸運的是，研究人員開始瞭解錯誤組合和健康組合之間的差異，以及塑造這些差異的具體因素。 他們希望瞭解如何培養這種內在生態系統，從而預防甚至可能治療肥胖，醫生將肥胖定義為身高和體重的特定比率（稱為身體質量指數）大於 30。 例如，想象一下，旨在促進有益微生物，同時抑制有害型別的食物、嬰兒配方奶粉或補充劑。 “我們需要考慮從內到外設計食品，”聖路易斯華盛頓大學的傑弗裡·戈登建議道。 保持腸道微生物的快樂可能是控制體重的秘訣。
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內在的雨林
研究人員早就知道人體是各種微生物的家園，但直到過去十年左右，他們才意識到這些微生物的數量是我們自身細胞的 10 倍。 快速基因測序技術揭示，最大和最多樣化的“微生物群”大都市居住在大腸和口腔中，儘管令人印象深刻的群落也在生殖道和我們的皮膚上蓬勃發展。
我們每個人都在透過產道的那一刻開始組裝獨特的微生物集合，首先獲得母親的細菌，並在整個生命中繼續從環境中收集新成員。 透過研究這些各種微生物的基因（統稱為微生物組），研究人員已經確定了許多最常見的居民，儘管這些居民可能因人而異，也可能因不同的人群而異。 近年來，研究人員已經開始從單純的人口普查過渡到確定這些微小居民在人體中擔任的工作型別以及它們對我們整體健康的影響。
腸道微生物可能在肥胖中發揮作用的早期暗示來自對肥胖和精瘦個體腸道細菌的比較研究。 在對精瘦或肥胖的雙胞胎進行的研究中，研究人員發現，精瘦人群的腸道群落就像一個物種豐富的雨林，而肥胖人群的群落多樣性較差，更像是一個營養過載的池塘，相對較少的物種占主導地位。 例如，精瘦個體往往具有更廣泛的擬桿菌門，這是一大類專門將大塊植物澱粉和纖維分解成身體可以利用作為能量來源的較短分子的微生物。
然而，記錄這些差異並不意味著這些差異是造成肥胖的原因。 為了證明因果關係，戈登和他的同事進行了一系列優雅的實驗，使用了所謂的“人源化小鼠”，該實驗於去年 9 月在《科學》雜誌上發表。 首先，他們在無菌環境中飼養基因相同的幼鼠，使其體內不含任何細菌。 然後，他們用從肥胖女性及其精瘦雙胞胎姐妹（研究中使用了三對異卵雙胞胎姐妹和一對同卵雙胞胎）收集的腸道微生物來填充它們的腸道。 小鼠吃相同數量的相同飲食，但接受來自肥胖雙胞胎的細菌的動物比接受來自精瘦雙胞胎的微生物的小鼠長得更重，並且體內脂肪更多。 正如預期的那樣，肥胖小鼠腸道中的微生物群落的多樣性也較低。
然後，戈登的團隊重複了實驗，只是做了一個小的改動：在給幼鼠餵食來自各自雙胞胎的微生物後，他們將動物轉移到共享的籠子中。 這次兩組都保持精瘦。 研究表明，攜帶來自肥胖人類的微生物的小鼠已經撿到了一些它們精瘦室友的腸道細菌，尤其是擬桿菌門的品種，可能是透過食用它們的糞便（這是一種典型的，如果令人不快的，小鼠行為）。 為了進一步證明這一點，研究人員將來自一些精瘦小鼠的 54 種細菌轉移到那些具有肥胖型細菌群落的小鼠身上，發現那些註定要變得肥胖的動物反而發育出了健康的體重。 僅轉移 39 個菌株並沒有奏效。 “總而言之，這些實驗提供了相當有力的證據，證明存在因果關係，並且有可能預防肥胖的發生，”戈登說。
戈登推測，肥胖小鼠的腸道群落中存在某些“職位空缺”，這些職位空缺是為在維持健康體重和正常新陳代謝方面發揮關鍵作用的微生物而設的。 他的研究以及其他研究人員的研究，為這些角色可能是什麼提供了誘人的線索。 例如，與精瘦小鼠相比，戈登的肥胖小鼠的血液和肌肉中支鏈氨基酸和醯基肉鹼等物質的水平更高。 這兩種化學物質通常在肥胖症和 2 型糖尿病患者中升高。
與肥胖相關的另一個職位空缺可能通常由一種名為幽門螺桿菌的胃細菌來填補。 紐約大學的馬丁·布萊澤的研究表明，它透過調節胃飢餓素（一種刺激飢餓的激素）的水平來幫助調節食慾。 布萊澤說，幽門螺桿菌曾經在美國消化道中大量存在，但現在已經很少見，這要歸功於更衛生的生活條件和抗生素的使用。布萊澤是新書《消失的微生物》的作者。
飲食是塑造腸道生態系統的重要因素。 例如，高度加工食品的飲食與人群中多樣性較差的腸道群落有關。 戈登的團隊透過給他們的人源化小鼠餵食專門製備的不健康食物，證明了食物、微生物和體重之間複雜的相互作用，這種食物高脂肪、低水果、蔬菜和纖維（與通常的高纖維、低脂肪小鼠糧相反）。 在這種“西方飲食”的情況下，即使與精瘦的同籠夥伴住在一起，具有肥胖型微生物的小鼠也繼續長胖。 不健康的飲食在某種程度上阻止了有益細菌的進入和繁殖。
飲食與腸道細菌之間的相互作用可能會使我們從出生之日起就容易患上肥胖症，我們進入世界的方式也是如此。 研究表明，與母乳餵養或陰道分娩的嬰兒相比，配方奶餵養的嬰兒和剖腹產分娩的嬰兒患肥胖症和糖尿病的風險更高。 科羅拉多大學博爾德分校的羅伯·奈特和紐約大學的瑪麗亞·格洛麗亞·多明格斯-貝洛合作發現，新生兒在穿過產道時，會吞下細菌，這些細菌稍後將幫助他們消化乳汁。 剖腹產嬰兒跳過了這種細菌洗禮。 用配方奶粉餵養的嬰兒面臨著不同的劣勢：他們無法從母乳中獲得滋養有益細菌並限制有害細菌定植的物質。 根據最近的一項加拿大研究，飲用配方奶粉的嬰兒的腸道中含有在母乳餵養嬰兒中直到引入固體食物後才出現的細菌。 多明格斯-貝洛說，在腸道和免疫系統成熟之前就存在這些細菌，可能是這些嬰兒更容易患上過敏、哮喘、溼疹和乳糜瀉以及肥胖症的原因之一。
對腸道微生物對體重的影響的新認識加劇了對抗生素在兒童中的濫用的擔憂。 布萊澤已經表明，當給幼鼠服用低劑量的抗生素（類似於農民給牲畜服用的劑量）時，它們比未服用此類藥物的小鼠多長約 15% 的體內脂肪。 抗生素可能會消滅一些幫助我們維持健康體重的細菌。 “抗生素就像森林中的一場火災，”多明格斯-貝洛說。 “嬰兒正在形成一片森林。 如果你在一片新的森林中發生火災，你就會滅絕。” 當布萊澤實驗室的博士生勞麗·考克斯將高脂肪飲食與抗生素結合起來時，小鼠變得肥胖。 “存在協同作用，”布萊澤解釋說。 他指出，在美國，各州對抗生素的使用情況差異很大，肥胖症的患病率也是如此，而且有趣的是，這兩張地圖是吻合的——南部地區這兩個比率都最高。
超越益生菌
許多研究微生物組的科學家認為，他們的研究將啟發新一代治療和預防肥胖的工具。 儘管如此，研究人員還是很快指出，這是一個年輕的領域，問題遠多於答案。 “來自人體研究的資料比小鼠資料混亂得多，”馬里蘭大學的克萊爾·弗雷澤觀察到，她正在研究舊秩序阿米什人口中的肥胖症和腸道微生物。 她說，即使在像阿米什人這樣同質的人群中，也存在巨大的個體差異，這使得很難將微生物群在肥胖等複雜疾病中的作用分離出來。
即便如此，許多科學家仍在積極開發潛在的治療方法。 例如，多明格斯-貝洛正在波多黎各進行一項臨床試驗，在試驗中，剖腹產出生的嬰兒在出生後立即用浸有母親陰道液和常駐微生物的紗布擦拭。 她將跟蹤她研究中的嬰兒的體重和整體健康狀況，並將他們與未接受紗布治療的剖腹產嬰兒進行比較。
與此同時，阿姆斯特丹的一個小組正在調查將糞便從精瘦人群轉移到超重人群是否會導致體重減輕。 美國研究人員傾向於認為這種“糞便移植”是不精確且有風險的。 美國國立衛生研究院負責監督與肥胖症和微生物組相關的撥款的羅伯特·卡普表示，更有希望的方法是確定與精瘦相關的精確細菌菌株，確定它們的作用並相應地開發治療方法。 戈登已提議用有益細菌和建立它們在腸道中所需的任何營養物質來豐富食物——一種基於科學的當今益生菌酸奶的版本。 該領域的任何人都認為僅靠益生菌就能贏得對抗肥胖的戰爭，但似乎除了鍛鍊和正確飲食外，我們還需要徵募我們內在的微生物軍隊。