补充益生菌对2型糖尿病患者糖代谢改善的meta分析

金家辉,杨 阳,秦 铜,何雨欣,苏美华

(1.集美大学体育学院,福建 厦门 361021;2.天津中医药大学 研究生院,天津 301617)

2型糖尿病(diabetes mellitus type 2,T2DM)已成全球性的公共卫生问题,根据世界卫生组织(WHO)的调查,全球范围内T2DM的患病率呈逐年上升趋势,T2DM的并发症已成为人类生命健康和生活质量的最大威胁之一[1]。肠道菌群在介导宿主吸收、消化和调节生理功能等方面起到至关重要的作用,而T2DM最先开始的病理变化是糖耐量受损,宿主糖耐量受损会影响肠道微生态的平衡[2]。糖尿病患者的肠道菌群与正常人相比,其双歧杆菌门和厚壁菌门的丰富度显著下降,拟杆菌门与变形杆菌门的丰富度显著增加,而拟杆菌/厚壁菌的比例与血糖水平呈正相关[3]。研究发现：肠道微生态制剂可改善T2DM患者的胰岛素抵抗,调节糖代谢[4]。因此,本文采用高级别的循证医学方法,对益生菌干预T2DM的随机对照试验(randomized con-trolled trials,RCTs)进行系统综述与meta分析,以期阐明补充益生菌对T2DM患者的作用效果。

1 资料与方法

1.1文献纳入与排除标准 纳入标准：①研究类型为RCTs,使用益生菌作为干预T2DM的主要措施。②临床确诊为T2DM的患者且诊断标准符合世界卫生组织(WHO)标准,病程≥2年。③所有的RCT研究中记录了试验前后患者空腹血糖(FPG)、糖化血红蛋白(HbA1C)、空腹血浆胰岛素(FIns)、稳态模型评估的胰岛素抵抗指数(HOMA-IR)等指标,且至少包含2个。

排除标准：①重复数据或在不同数据库检索到的相同文献;②数据有明显错误或数据不完整;③无所需的结局指标;④非RCT研究;⑤无法获取全文。以上工作均为两名作者独立完成,若存在分歧,由第三名研究者解决分歧。

1.2检索策略 在PubMed、Embase、Web of science、中国知网、万方数据知识服务平台和维普中文科技期刊数据库进行检索,中文关键词：“2型糖尿病”、“糖耐量受损”、“益生菌”、“双歧杆菌”、“芽孢杆菌”、“链球菌”、“乳酸杆菌”、“酵母菌”、“植物乳杆菌”;英文关键词“Type 2”、“Lactobacillus”、“Probiotics”、“Enterococcus”、“Bifidobacterium”、“Lactococcus”、“Bacillussubtilis”、“Saccharomyces”及其相关词。以知网检索为例,部分检索策略见表1。检索的终止时间为2022年11月15日之前的文章。以上工作均为两名作者独立完成,所有文献均符合纳入标准与排除标准。

表1 知网数据库部分检索策略Tab.1 Search strategies of CNKI database

1.3数据提取和质量评估 为保证每篇文献提取数据的准确性,包括研究人群的基本信息、益生菌给药类型和临床结局等,此部分由两名作者共同完成并校验;文献的研究质量根据Cochrane手册[16],借助RevMan 5.3软件完成。

1.4统计学方法 本文采用RevMan 5.3(北欧Cochrane中心)用于数据合成与分析。因不同益生菌干预的持续时间和使用剂量不同可能会引起临床异质性,本文采用加权均数差(WMD)或者均数差(MD)对固定效应模型或随机效应模型进行meta分析,连续结局的置信区间为95%。所有报告的P值均为双侧,显著性水平设置为P<0.05。并运用I2的结果判断各研究结果间的异质性,其中I2= 0～25%为低水平的异质、25%～50%为中水平的异质、50%～75%为高水平的异质;偏倚分析采用漏斗图,若越靠近中线则不会出现发表偏倚。

2 结 果

2.1文献筛选结果 通过检索6个数据库,以两名研究者分别对检索的相关文献的标题、摘要、关键词等仔细阅读,且满足纳入条件,共计1535篇文献进行初筛;删除6个数据库中重复的文献后,其1153篇文献阅读主题后,共有106篇文献进行复筛且两名研究者通过仔细阅读全文后,最终有11篇文献纳入研究[5-15],见图1。

图1 文献筛选流程图Fig.1 Flow chart of literature screening

2.2纳入文献的基本特征 最终纳入的11项研究[5-15]来自5个不同国家,11项研究中均为较高质量的随机对照试验,但两名研究者多次检索结果发现,中东地区研究居多且质量较高。纳入的11篇文章均对患者的基线情况进行报道,全部文献均详细阐明具体的随机方法与干预措施,数据处理后共计有709名患者纳入研究,其中干预组人数为371名,对照组人数为338名。纳入研究的文献中,有10篇文献均为双盲随机对照,而有1篇文献为单盲。结局指标选择FPG、HbA1C、FIns、HOMA-IR。纳入文献的基本特征表,见表2。由偏倚风险图可见,所有纳入文献的随机试验设计均为低风险且设计合理,见图2～3。

2.3Meta分析结果

表2 纳入研究的文献基本特征Tab.2 Basic characteristics of the included studies

图2 纳入研究偏倚风险指标的总体分布图Fig.2 Overall distribution chart of indicators of risk of bias in included studies

图3 各研究风险偏倚分布图Fig.3 Distribution map of risk of bias for each study

2.3.1对FPG的影响 FPG是反映T2DM血糖控制的主要指标之一。对纳入的8项研究进行meta分析,与对照组相比,益生菌可显著降低T2DM患者的FPG(SMD=-0.57;95%CI：-0.77,-0.37;P<0.01);各研究间不存在异质性(I2=0%,P=0.51),见图4。

2.3.2对HbA1C的影响 HbA1C可反映近3个月内血糖的控制情况,其常用于T2DM患者的长期血糖监测与评价。对纳入的6篇文献进行分析,与对照组相比,益生菌能降低T2DM患者的HbA1C水平(SMD=-0.23;95%CI：-0.43,-0.04;P<0.05);各研究间不存在异质性(I2=27%,P=0.23),见图5。

2.3.3对HOMA-IR的影响 HOMA-IR是用于评价T2DM的胰岛素敏感性的重要指标,其反映着胰岛素对血糖调节的敏感性。对纳入的5篇文献进行meta分析,与对照组相比,益生菌可显著降低T2DM患者HOMA-IR的水平(SMD=-0.70;95%CI：-0.93,-0.47;P<0.01);各研究间不存在异质性(I2=0%,P=0.71),见图6。

2.3.4对FIns的影响 FIns是反映人体胰腺功能的指标之一,其在糖尿病前期诊断有着重要意义。通过对纳入的9项研究进行meta分析,图7的结果显示,与对照组相比,益生菌可显著降低T2DM患者FIns水平(SMD=-0.41,95%CI：-0.57,-0.25;P<0.01);各研究间不存在异质性(I2=0%,P=0.62),见图7。

图4 补充益生菌对T2DM患者FPG的影响Fig.4 Effects of probiotic supplementation on FPG in patients with T2DM

图5 补充益生菌对T2DM患者HbA1C水平的影响Fig.5 Effects of probiotic supplementation on HbA1C levels in patients with T2DM

图6 补充益生菌对T2DM患者HOMA-IR水平的影响Fig.6 Effects of probiotic supplementation on HOMA-IR levels in patients with T2DM

图7 补充益生菌对T2DM患者FIns水平的影响Fig.7 Effects of probiotic supplementation on FIns levels in patients with T2DM

2.3.5发表偏倚与敏感度分析 对纳入研究逐个剔除并进行敏感性分析,未发现有明显变化,说明本次meta分析较为可靠;本文选择纳入研究中的益生菌干预T2DM患者的FIns水平为指标,采用漏斗图法检测发表偏倚,漏斗图呈现基本的对称分布且分布于中线两侧,提示发表偏倚的可能性较小,见图8。

图8 发表偏倚分析Fig.8 Analysis of publication bias

3 讨 论

肠道菌群作为宿主体内最大的寄生群落,其携带的基因数量是人类全部基因的150倍,在介导肠道免疫、调节能量代谢、降低氧化应激等方面具有重要的生理功能[17]。肠道菌群的组成与代谢产物的改变,是许多代谢性疾病发生发展的原因之一,同样肠道菌群的结构变化也影响着T2DM的发生发展[18]。

近年来,外源性补充益生菌对T2DM患者血糖控制与糖代谢的改善已备受关注。本文通过meta分析发现,补充益生菌对T2DM的FPG、HbA1c、FIns、HOMA-IR等指标的改善有着显著的统计学意义,且所有纳入的研究均未报道不良反应的发生,因此补充益生菌对人体相对安全,可将此应用至临床诊治中。然而,目前对补充外源性益生菌改善T2DM的机制尚不明确,其作用途径可能主要有以下5条：第一,摄入益生菌可改变肠道菌群的多样性,增加短链脂肪酸(short chain fatty acid,SCFAs)的合成,改善宿主的能量代谢、降低“饥饿感”中枢的兴奋;同时,合成的SCFA可被肌肉组织直接利用,促进胰岛B细胞分泌胰岛素[19]。第二,补充的益生菌可减少肠道菌群产生过多的支链氨基酸(Branched-Chain Amino Acids,BACCs),BACCs含量的减少下调雷帕霉素靶蛋白复合物(mTORC)信号通路,抑制磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K),降低胰岛素抵抗,从而改善T2DM患者的血糖水平[20-21]。第三,肌苷酸 (inosinemonphosphate,IMP)是一种组氨酸产生的代谢终产物,其可激活p38γ/p62/mTORC1途径来损害葡萄糖耐量和胰岛素信号传导,而补充益生菌可减少IMP的产生,降低p38γ/p62/mTORC1途径的表达,从而改善胰岛素抵抗[22]。第四,肠道菌群作为次级胆汁酸(secondary bile acids,BAs)加工的主要途径之一,补充益生菌可增加BAs的产生,BAs可通过介导法尼醇酰X受体(FXR)改善宿主的糖代谢,还可以介导胆汁酸受体-5(TGR-5),促进能量消耗和L细胞分泌GLP-1,改善胰岛素抵抗和异常糖代谢[23]。第五,补充益生菌可改善肠道内革兰阴性菌与革兰阳性菌的比列,减少LPS的产生,抑制巨噬细胞聚集和NF-κB炎症信号通路的表达,从而降低对胰岛B细胞的损害,减少胰岛素抵抗[24],见图9。

综上所述,补充益生菌对糖尿病患者的糖代谢及血糖水平具有明显的改善作用,其有望成为治疗T2DM的重要辅助手段之一,而不同益生菌对不同糖尿病患者的作用机制可能不同,因此今后可加强益生菌对T2DM的作用效应及机制研究。另外,本次纳入的研究多集中在中东地区(伊朗)进行,由于受地域、人种、气候、饮食等因素影响,可能存在益生菌在体内的作用效果不同,因此该局限可能降低本次meta分析的可靠性。今后应加大相关临床试验,尽量开展不同地区、不同人种、样本量较大的益生菌干预糖尿病研究。

图9 补充外源性益生菌对T2DM患者改善的机制Fig.9 Improvement mechanism of exogenous probiotics supplementation for patients with T2DM