港大研究：腸道菌群及其代謝產物決定運動對防治糖尿病成效

香港大學李嘉誠醫學院所領導的研究團隊透過對本地糖尿病前期病人所作的運動治療進行研究，發現腸道菌群及其代謝產物是決定運動對於改善人體代謝健康的重要因素。

研究團隊包括港大醫學院內科學系、港大運動中心、德國漢斯諾爾研究所以及中國廣東藥科大學，透過分析不同人士於運動前的腸道菌群特徵，可準確預測運動參與者在從事高強度運動治療中所獲得的成效，並評估該名人士是否需要通過調節腸道菌群，從而提升運動介入治療對糖代謝功能的改善效果。研究結果或有助建立個人化糖尿病早期防治措施。相關研究結果已於國際醫學期刊《細胞代謝》發表。

研究團隊從本地社區中招募了771人，經過篩選後，對其中39名超重且糖耐量受損的參與者（糖尿病前期）展開了為期12周一對一的高強度運動介入治療。經過為期12周的運動治療後，在沒有任何藥物和膳食調節的前提下，雖然所有參與者的體重和體脂比例均有大致相同程度的下降，然而糖代謝指標的改善程度卻呈現巨大差異。當中70%的參與者血糖水平顯著下降（下稱「運動有效者」），其餘30%的參與者血糖水平則幾乎沒有變化（下稱「運動無效者」）。

通過結合宏基因組學及代謝體學的分析，研究團隊發現，「運動有效者」和「運動無效者」的腸道菌群變化存在顯著差異。經過高強度運動治療後，「運動有效者」的腸道菌群在合成短鏈脂肪酸、分解支鏈氨基酸等功能上均有顯著增強；而「運動無效者」的腸道菌群則會合成大量不利於糖代謝的產物，如支鏈氨基酸、芳香族氨基酸等。透過將「運動有效者」的腸道菌群移植到肥胖的小鼠中進行測試，小鼠的胰島素敏感性顯著提升，而如果將「運動無效者」的腸道菌群移植至小鼠身上，則無法改善小鼠的血糖水平。另外，如果向移植了「運動抵抗」菌群的小鼠提供額外的短鏈脂肪酸，小鼠糖代謝紊亂的狀態則會得到有效的逆轉。

研究團隊亦發現，於運動治療前透過對不同參與者的腸道菌群特徵進行評測，可以準確預測運動治療對糖尿病前期病人的成效。針對另一批30名的糖尿病前期病人，研究人員透過人工智能技術，利用腸道菌群及其代謝產物構建出的預測模型，可以準確預測運動對他們糖代謝改善的效果。腸道菌群及其代謝產物有望成為評估和預測運動干預療效的生物標誌物。

研究發現腸道菌群及其代謝產物對於運動治療在改善代謝情況的成效有重大影響，並揭示部分糖尿病前期病人在接受運動治療後，於改善代謝情況成效不佳的原因，是由於腸道菌群適應不良所引致。目前運動介入治療已被廣泛應用於預防多種疾病上，腸道菌群及其代謝物或可成為運動介入治療成效的監測指標。通過監測腸道菌群的變化，臨床醫生和運動專家將能更有效地評估個別人士在運動治療中獲益的程度，並可以通過調節腸道菌群來幫助那些運動治療效果不佳的患者，使他們能夠從運動治療中獲得更大成效。