系列導讀.第 03 篇 第三個飢餓機制來自不屬於人體的細胞。腸道菌透過三條路改寫宿主的飢餓:直接影響控制飢餓的荷爾蒙、製造模仿宿主荷爾蒙的擬肽(peptidomimetics)、以及產生直接作用於飢餓迴路的代謝物。機轉一條比一條精巧,其中大腸桿菌製造的 ClpB 幾乎是 α-MSH 的細菌版。但原文對這整個領域的定位相當節制:多數研究是描述性的、動物模型的、或小樣本橫斷面的,而以調整腸道菌來減少飢餓的臨床試驗產生了互相衝突的資料。
先看作者怎麼定位這個領域
在展開任何機轉之前,這篇綜論先把限制寫清楚,這決定了整篇的讀法:
- 腸道菌是共生體,提供宿主對病原的保護,並參與免疫系統的編程與能量代謝等關鍵代謝功能的控制。腸道菌也透過釋放酵素與滋養性代謝物(例如短鏈脂肪酸)為宿主提供能量。
- 由於飢餓高度依賴雙向的腸腦溝通,腸道菌也影響宿主的飢餓迴路。
- 這個領域的多數研究是描述性的,涉及動物模型,或基於小樣本的橫斷面臨床研究。
- 以調整腸道菌來減少飢餓作為體重管理手段的臨床試驗,產生了互相衝突的資料。
- 因此,腸道菌在影響人類宿主飢餓上的確切角色仍需進一步釐清。
重點摘要那一頁講得更短:腸道菌的組成與功能可能影響飢餓迴路,然而其確切角色仍有待確立。
路徑一:直接改寫宿主荷爾蒙
微生物能影響腸道、脂肪組織與胰臟所製造的飢餓控制荷爾蒙的釋放,包括 ghrelin、leptin 與胰島素。
leptin 這一條有兩個層次。第一,腸道菌多樣性降低(即菌叢失衡的指標)與較高的血清 leptin 濃度相關,在瘦與胖的人身上皆然。第二,在肥胖者身上,腸道通透性增加可促使微生物成分自腸腔進入宿主脂肪組織,透過抑制 leptin 訊號改變能量代謝,導致血糖失調,在部分情況下導致第 2 型糖尿病。
prebiotic 這一條的成人與兒童結果不一致。在成人(瘦與肥胖皆有)中,來自腸道菌的益生元——菊糖(inulin)與寡果糖(oligofructose)——似乎透過增加 GLP-1 與 PYY 的合成、同時抑制 ghrelin 產生來抑制飢餓。但在肥胖兒童的研究中,補充富含寡果糖的菊糖導致食物攝取減少,而這與隨後 ghrelin 濃度上升相關,且未影響 GLP-1、PYY 或胰島素路徑。作者對這個落差的判讀是:成人與兒童研究之間的不一致結果可能與年齡相關差異有關,但最可能是由於研究設計與詮釋上的差異。
胰島素這一條:如同 leptin 與 ghrelin,胰島素可透過影響 AgRP 神經元來調節飢餓,並可受腸道菌影響。腸道細菌多樣性降低與胰島素阻抗增加相關。此外,在一項涉及肥胖小鼠的研究中,益生菌改變了腸道微生物組成並抑制飢餓,機轉是降低胰島素阻抗與抑制神經肽 Y(NPY)表現。
路徑二:代謝物(postbiotics)
微生物衍生的代謝物是微生物–腸–腦軸的關鍵訊號媒介。這條路的細節最多,而且同一類分子在恆定性與享樂性兩條飢餓路上作用方向相反:
短鏈脂肪酸——包括丁酸(butyrate)、丙酸(propionate)與醋酸(acetate)——是細菌發酵難消化多醣(例如纖維)的生物產物。它們的作用依受體而分岔:
| 結合的受體 | 下游效應 | 淨方向 |
|---|---|---|
| 胰島細胞上的自由脂肪酸受體 3(FFAR3)與 G 蛋白偶合受體 41(GPR41) | 有利於 ghrelin 相關訊號並抑制胰島素分泌 | 刺激恆定性飢餓 |
| 自由脂肪酸受體 2(FFAR2)與 G 蛋白偶合受體 43(GPR43) | 導致 GLP-1、PYY、胰島素與 leptin 釋放 | 抑制飢餓 |
| 結腸丙酸特化路徑 | 抑制中樞神經系統的獎賞迴路 | 減少享樂性飢餓 |
| 結腸細菌產生的醋酸 | 可穿過血腦障壁並直接抑制下視丘的 AgRP 神經元 | 抑制飢餓 |
其餘代謝物各自一條線:
- 琥珀酸(succinate):結腸細菌的生物產物,可透過飢餓控制影響宿主能量恆定。研究顯示肥胖者的循環琥珀酸增加,而減重的飲食介入與腸道菌組成改變及循環琥珀酸下降相關。但動物模型的實驗結果並不一致。
- 吲哚(indole):可透過刺激 GLP-1 釋放來抑制飢餓。另有研究顯示吲哚刺激色胺酸產生,進而導致腸內分泌細胞釋放 5- 羥色胺(5-HT);多項研究顯示 5-HT 透過改善胰島素敏感性與影響 AgRP 神經元,在抑制飢餓上扮演關鍵角色。
- GABA:腸道菌可由膳食麩胺酸製造 GABA。GABA 是介導腸腦溝通的關鍵分子之一,包括透過活化 AgRP 神經元進行飢餓控制。肥胖者的麩胺酸發酵性腸道微生物豐度降低,並對應循環麩胺酸上升——這一發現與動物模型中已顯示的麩胺酸在能量平衡中的角色相互印證。
路徑三:擬肽——細菌版的飽足荷爾蒙
這是三條路裡最直接的一條。多項研究顯示腸道菌可製造在結構與功能上模仿飢餓控制蛋白質的蛋白質,被歸類為擬肽(peptidomimetics),模仿的對象包括 PYY、ghrelin 與 leptin。
最好的例子是 casein 分解酶 B(caseinolytic peptidase B, ClpB),由*大腸桿菌(Escherichia coli)製造,其效應類似宿主自身製造的飢餓抑制物 α- 黑色素細胞刺激素(α-MSH)。具體而言,活體動物模型顯示,如同 α-MSH,ClpB 提高血清 GLP-1 與 PYY 濃度,並活化抑制飢餓的下視丘神經元*。
作者的結論是:這些資料提示腸道菌也能透過特異的擬肽抑制飢餓。
這條路上有哪些訊號分子被指認過
原文以表格列出各條微生物驅動飢餓路徑及其對應的研究物種。依機制重整後的分布是這樣的——注意物種欄位,它決定了每一條線的證據強度:
| 機制層 | 涉及分子 | 已有人類資料 | 僅見於小鼠 |
|---|---|---|---|
| 訊號傳遞 | leptin、GLP-1、PYY、ghrelin、胰島素、NPY | leptin、GLP-1、PYY、ghrelin、胰島素 | NPY(胰島素另有小鼠資料) |
| 微生物衍生代謝物 | 丁酸、醋酸、丙酸、琥珀酸、吲哚、微生物產生的 GABA | 丙酸、琥珀酸、GABA | 丁酸、醋酸、吲哚 |
| 微生物衍生擬肽 | leptin-like、ghrelin-like、PYY-like、ClpB(α-MSH-like) | leptin-like、ghrelin-like、PYY-like、ClpB | ClpB 另有小鼠資料 |
把這張表念一次會看到一個結構:擬肽那一層全部有人類資料,代謝物那一層有一半仍停在小鼠——而代謝物正是機轉講得最細、最容易被引用的一層。
🩺 神經專科醫師 施懿恩・小評論
這一篇的機轉密度是全系列最高的,但它的臨床可用度是全系列最低的,而作者本人把這件事寫在最前面。我會建議這樣讀:機轉當作生物學來欣賞,不要當作介入依據。原文那句「以調整腸道菌來減少飢餓作為體重管理手段的臨床試驗產生了互相衝突的資料」,已經先把所有益生菌/益生元的減重宣稱擋在門外了。
短鏈脂肪酸那一段是我認為最值得記住的結構,因為它示範了「補充某某有益菌代謝物」這種說法為什麼在生理上就講不通。同一群短鏈脂肪酸,走 FFAR3/GPR41 是刺激飢餓(有利 ghrelin 訊號、抑制胰島素),走 FFAR2/GPR43 是抑制飢餓(釋放 GLP-1、PYY、胰島素、leptin),而結腸丙酸還另外走一條抑制中樞獎賞迴路的路。淨效應取決於哪個受體、在哪個組織被優先觸發——這不是劑量問題,是方向問題。
兒童與成人益生元結果相反那一段,作者的處理方式很誠實,值得學。他先給了一個生物學上聽起來合理的解釋(年齡相關差異),然後自己說最可能的原因是研究設計與詮釋的差異。把方法學的解釋放在生物學解釋之前,是這篇綜論在整個微生物體章節裡少數幾次明確表態。
ClpB 是全篇我唯一覺得有機會走到臨床的東西,而且它的重要性可能不在減重。同一個分子在第四篇會再出現一次,角色完全不同——在神經性厭食症的段落裡,ClpB 與 LPS 從腸腔進入全身循環被視為腸道菌失衡影響進食障礙發生的可能路徑。一個細菌蛋白同時出現在「可能抑制飢餓的治療標的」與「可能促成進食障礙的致病因子」兩個位置,本身就說明這個領域現在的解析度。
原文對微生物驅動飢餓的收尾停在一個未解的位置:機轉已經指認出三條路、十幾個分子,但人類身上真正的角色仍待釐清。相對地,有一小群人的飢餓失調原因是完全確定的——確定到可以定位在染色體上。
臨床判讀重點
| 常見印象 | 綜論實際說法 |
|---|---|
| 調整腸道菌可用來控制飢餓與體重 | 相關臨床試驗產生互相衝突的資料;腸道菌對人類宿主飢餓的確切角色仍需進一步釐清 |
| 這個領域證據已相當成熟 | 多數研究為描述性,涉及動物模型或小樣本橫斷面臨床研究 |
| 短鏈脂肪酸抑制飢餓 | 方向依受體而異:FFAR3/GPR41 刺激恆定性飢餓;FFAR2/GPR43 抑制飢餓;結腸丙酸另抑制 CNS 獎賞迴路 |
| 益生元對成人與兒童效果一致 | 成人中菊糖/寡果糖增 GLP-1 與 PYY、抑 ghrelin;肥胖兒童補充富含寡果糖菊糖後ghrelin 反而上升,且未影響 GLP-1、PYY、胰島素 |
| 菌叢失衡導致 leptin 下降 | 腸道菌多樣性降低與較高的血清 leptin 濃度相關(瘦與胖者皆然);肥胖者則因腸道通透性增加而抑制 leptin 訊號 |
| 細菌只能間接影響荷爾蒙 | 腸道菌可製造擬肽直接模仿 PYY、ghrelin、leptin;ClpB(大腸桿菌)效應類似 α-MSH,提高 GLP-1 與 PYY 並活化抑制飢餓的下視丘神經元 |
| 醋酸只在腸道作用 | 結腸細菌產生的醋酸可穿過血腦障壁直接抑制下視丘 AgRP 神經元 |
主要來源
Fasano A. The Physiology of Hunger. N Engl J Med 2025;392(4):372-381. doi:10.1056/NEJMra2402679
本系列供醫療專業人員教學參考,不取代原始綜論全文、最新仿單、院內流程或個別臨床判斷。文中表格為原創整理;所有數字與機轉敘述均以原始 PDF 全文逐頁核校。