对于 35% 每天与肥胖作斗争的美国成年人来说，他们病症的主要原因都太熟悉了：不健康的饮食、久坐不动的生活方式，或许还有一些不幸的基因。 然而，近年来，研究人员越来越确信，重要的隐藏角色实际上潜伏在人类肠道中：数以十亿计的肠道微生物。
在我们整个进化史中，肠道中的微小居民帮助我们分解坚韧的植物纤维，以换取居住在如此营养丰富的肉汤中的特权。 然而，它们的作用似乎不仅限于消化。 新证据表明，肠道细菌会改变我们储存脂肪的方式、我们平衡血液中葡萄糖水平的方式，以及我们对让我们感到饥饿或饱腹的激素的反应方式。 错误的微生物组合似乎会为从出生那一刻起就埋下肥胖和糖尿病的伏笔。
幸运的是，研究人员开始了解错误组合和健康组合之间的差异，以及塑造这些差异的具体因素。 他们希望了解如何培养这种内在生态系统，从而预防甚至可能治疗肥胖，医生将肥胖定义为身高和体重的特定比率（称为身体质量指数）大于 30。 例如，想象一下，旨在促进有益微生物，同时抑制有害类型的食物、婴儿配方奶粉或补充剂。 “我们需要考虑从内到外设计食品，”圣路易斯华盛顿大学的杰弗里·戈登建议道。 保持肠道微生物的快乐可能是控制体重的秘诀。
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内在的雨林
研究人员早就知道人体是各种微生物的家园，但直到过去十年左右，他们才意识到这些微生物的数量是我们自身细胞的 10 倍。 快速基因测序技术揭示，最大和最多样化的“微生物群”大都市居住在大肠和口腔中，尽管令人印象深刻的群落也在生殖道和我们的皮肤上蓬勃发展。
我们每个人都在通过产道的那一刻开始组装独特的微生物集合，首先获得母亲的细菌，并在整个生命中继续从环境中收集新成员。 通过研究这些各种微生物的基因（统称为微生物组），研究人员已经确定了许多最常见的居民，尽管这些居民可能因人而异，也可能因不同的人群而异。 近年来，研究人员已经开始从单纯的人口普查过渡到确定这些微小居民在人体中担任的工作类型以及它们对我们整体健康的影响。
肠道微生物可能在肥胖中发挥作用的早期暗示来自对肥胖和精瘦个体肠道细菌的比较研究。 在对精瘦或肥胖的双胞胎进行的研究中，研究人员发现，精瘦人群的肠道群落就像一个物种丰富的雨林，而肥胖人群的群落多样性较差，更像是一个营养过载的池塘，相对较少的物种占主导地位。 例如，精瘦个体往往具有更广泛的拟杆菌门，这是一大类专门将大块植物淀粉和纤维分解成身体可以利用作为能量来源的较短分子的微生物。
然而，记录这些差异并不意味着这些差异是造成肥胖的原因。 为了证明因果关系，戈登和他的同事进行了一系列优雅的实验，使用了所谓的“人源化小鼠”，该实验于去年 9 月在《科学》杂志上发表。 首先，他们在无菌环境中饲养基因相同的幼鼠，使其体内不含任何细菌。 然后，他们用从肥胖女性及其精瘦双胞胎姐妹（研究中使用了三对异卵双胞胎姐妹和一对同卵双胞胎）收集的肠道微生物来填充它们的肠道。 小鼠吃相同数量的相同饮食，但接受来自肥胖双胞胎的细菌的动物比接受来自精瘦双胞胎的微生物的小鼠长得更重，并且体内脂肪更多。 正如预期的那样，肥胖小鼠肠道中的微生物群落的多样性也较低。
然后，戈登的团队重复了实验，只是做了一个小的改动：在给幼鼠喂食来自各自双胞胎的微生物后，他们将动物转移到共享的笼子中。 这次两组都保持精瘦。 研究表明，携带来自肥胖人类的微生物的小鼠已经捡到了一些它们精瘦室友的肠道细菌，尤其是拟杆菌门的品种，可能是通过食用它们的粪便（这是一种典型的，如果令人不快的，小鼠行为）。 为了进一步证明这一点，研究人员将来自一些精瘦小鼠的 54 种细菌转移到那些具有肥胖型细菌群落的小鼠身上，发现那些注定要变得肥胖的动物反而发育出了健康的体重。 仅转移 39 个菌株并没有奏效。 “总而言之，这些实验提供了相当有力的证据，证明存在因果关系，并且有可能预防肥胖的发生，”戈登说。
戈登推测，肥胖小鼠的肠道群落中存在某些“职位空缺”，这些职位空缺是为在维持健康体重和正常新陈代谢方面发挥关键作用的微生物而设的。 他的研究以及其他研究人员的研究，为这些角色可能是什么提供了诱人的线索。 例如，与精瘦小鼠相比，戈登的肥胖小鼠的血液和肌肉中支链氨基酸和酰基肉碱等物质的水平更高。 这两种化学物质通常在肥胖症和 2 型糖尿病患者中升高。
与肥胖相关的另一个职位空缺可能通常由一种名为幽门螺杆菌的胃细菌来填补。 纽约大学的马丁·布莱泽的研究表明，它通过调节胃饥饿素（一种刺激饥饿的激素）的水平来帮助调节食欲。 布莱泽说，幽门螺杆菌曾经在美国消化道中大量存在，但现在已经很少见，这要归功于更卫生的生活条件和抗生素的使用。布莱泽是新书《消失的微生物》的作者。
饮食是塑造肠道生态系统的重要因素。 例如，高度加工食品的饮食与人群中多样性较差的肠道群落有关。 戈登的团队通过给他们的人源化小鼠喂食专门制备的不健康食物，证明了食物、微生物和体重之间复杂的相互作用，这种食物高脂肪、低水果、蔬菜和纤维（与通常的高纤维、低脂肪小鼠粮相反）。 在这种“西方饮食”的情况下，即使与精瘦的同笼伙伴住在一起，具有肥胖型微生物的小鼠也继续长胖。 不健康的饮食在某种程度上阻止了有益细菌的进入和繁殖。
饮食与肠道细菌之间的相互作用可能会使我们从出生之日起就容易患上肥胖症，我们进入世界的方式也是如此。 研究表明，与母乳喂养或阴道分娩的婴儿相比，配方奶喂养的婴儿和剖腹产分娩的婴儿患肥胖症和糖尿病的风险更高。 科罗拉多大学博尔德分校的罗伯·奈特和纽约大学的玛丽亚·格洛丽亚·多明格斯-贝洛合作发现，新生儿在穿过产道时，会吞下细菌，这些细菌稍后将帮助他们消化乳汁。 剖腹产婴儿跳过了这种细菌洗礼。 用配方奶粉喂养的婴儿面临着不同的劣势：他们无法从母乳中获得滋养有益细菌并限制有害细菌定植的物质。 根据最近的一项加拿大研究，饮用配方奶粉的婴儿的肠道中含有在母乳喂养婴儿中直到引入固体食物后才出现的细菌。 多明格斯-贝洛说，在肠道和免疫系统成熟之前就存在这些细菌，可能是这些婴儿更容易患上过敏、哮喘、湿疹和乳糜泻以及肥胖症的原因之一。
对肠道微生物对体重的影响的新认识加剧了对抗生素在儿童中的滥用的担忧。 布莱泽已经表明，当给幼鼠服用低剂量的抗生素（类似于农民给牲畜服用的剂量）时，它们比未服用此类药物的小鼠多长约 15% 的体内脂肪。 抗生素可能会消灭一些帮助我们维持健康体重的细菌。 “抗生素就像森林中的一场火灾，”多明格斯-贝洛说。 “婴儿正在形成一片森林。 如果你在一片新的森林中发生火灾，你就会灭绝。” 当布莱泽实验室的博士生劳丽·考克斯将高脂肪饮食与抗生素结合起来时，小鼠变得肥胖。 “存在协同作用，”布莱泽解释说。 他指出，在美国，各州对抗生素的使用情况差异很大，肥胖症的患病率也是如此，而且有趣的是，这两张地图是吻合的——南部地区这两个比率都最高。
超越益生菌
许多研究微生物组的科学家认为，他们的研究将启发新一代治疗和预防肥胖的工具。 尽管如此，研究人员还是很快指出，这是一个年轻的领域，问题远多于答案。 “来自人体研究的数据比小鼠数据混乱得多，”马里兰大学的克莱尔·弗雷泽观察到，她正在研究旧秩序阿米什人口中的肥胖症和肠道微生物。 她说，即使在像阿米什人这样同质的人群中，也存在巨大的个体差异，这使得很难将微生物群在肥胖等复杂疾病中的作用分离出来。
即便如此，许多科学家仍在积极开发潜在的治疗方法。 例如，多明格斯-贝洛正在波多黎各进行一项临床试验，在试验中，剖腹产出生的婴儿在出生后立即用浸有母亲阴道液和常驻微生物的纱布擦拭。 她将跟踪她研究中的婴儿的体重和整体健康状况，并将他们与未接受纱布治疗的剖腹产婴儿进行比较。
与此同时，阿姆斯特丹的一个小组正在调查将粪便从精瘦人群转移到超重人群是否会导致体重减轻。 美国研究人员倾向于认为这种“粪便移植”是不精确且有风险的。 美国国立卫生研究院负责监督与肥胖症和微生物组相关的拨款的罗伯特·卡普表示，更有希望的方法是确定与精瘦相关的精确细菌菌株，确定它们的作用并相应地开发治疗方法。 戈登已提议用有益细菌和建立它们在肠道中所需的任何营养物质来丰富食物——一种基于科学的当今益生菌酸奶的版本。 该领域的任何人都认为仅靠益生菌就能赢得对抗肥胖的战争，但似乎除了锻炼和正确饮食外，我们还需要征募我们内在的微生物军队。