肥胖（obesity）是指機體能量攝入超過消耗，多余的能量以脂肪形式貯存于組織，造成脂肪在體內堆積過多，體重超出正常范圍。

根據近年來的流行病學資料顯示，超重已經成為公共健康問題，威脅全球兒童青少年的健康。全球大約1.5億學齡兒童超重，其中3000萬～4000萬肥胖。5歲以下兒童中，約有2200萬肥胖兒。國家衛生和計劃生育委員會公布的《中國0～6歲兒童營養發展報告2012》顯示，2010年，我國城市和農村5歲以下兒童超重和肥胖發生率分別為8.5%和6.5%。兒童時期肥胖會大大增加成年肥胖的可能性，特別是出生體重超重，嬰兒期明顯肥胖，青春期時肥胖致成年期因心血管疾病導致的死亡率是正常人群的兩倍，體質指數（BMI）在第85百分位以上的兒童更容易發生高膽固醇血癥、高甘油三酯血癥和高血壓。兒童青少年時期的肥胖可以導致胰島素抵抗、2型糖尿病、代謝綜合征、畸形、肌肉骨骼問題、哮喘、多囊卵巢綜合征、睡眠呼吸暫停綜合征和心理問題。嚴重影響人們的生活質量。

超重的體格診斷指標：2歲以下兒童身長的體重（體重/身長）超過第97百分位，2歲以上兒童BMI≥P95，BMI的計算公式為BMI=體重（公斤）÷身高 ²（米）。

年齡的BMI正常范圍是隨著年齡變化的，不同性別有不同的BMI參照值或曲線。盡管有學者認為用BMI對于肌肉比較發達的運動員和兒童有過度診斷超重的可能性，但是目前普遍認為BMI結合臨床表現仍然是最可靠的診斷肥胖的方法。

兒童青少年BMI的分級見表6-2。

肥胖在流行病學上增加的原因尚未清楚，但是可以肯定，攝入高能量食物過多和鍛煉過少可以引起肥胖，遺傳因素在發病中有重要作用。兒童以單純性肥胖多見，繼發性因素所致的肥胖少見。哺乳動物和人類的體重都被環境、遺傳、神經和內分泌因素所控制。當食物攝取和能量消耗的平衡被改變時就發生了肥胖。在研究收養兒童的體質指數（BMI）時發現，收養兒童的BMI與親生父母更相關，說明在體重增加和體重相關問題的發生中，遺傳因素有重要作用；除了遺傳因素，生物因素如瘦素（leptin）、胃促生長素（ghrelin）、脂聯素（adiponectin）和其他激素也影響特異性的代謝功能，如食欲、飽腹感和脂肪分布等；能量消耗的三個主要部分是基礎代謝、食物的特殊動力作用和活動消耗，環境因素是肥胖發生和肥胖發生率不斷增加的不可忽視的原因，特別是生活方式的改變，可以使人群能量的攝入和消耗比例發生變化。在兒童，一方面攝入大量高能量、高脂肪和高糖的食物和飲料，另一方面他們把更多時間花在電子游戲、網絡、電視上，減少了消耗能量的體力活動和運動。

腸道菌群是宿主表型的一部分。宿主個體的遺傳特質和食物是影響腸道菌群的兩個主要因素。改變腸道菌群，使宿主不同組織中的能量儲存和基因表達受到影響，對宿主發生肥胖及相關的代謝綜合征有重要作用。2006年，Ley和Gorden通過觀察12位肥胖者與非肥胖者遠端結腸菌群結構發現，肥胖者遠端結腸內類桿菌比非肥胖者明顯減少，厚壁菌則相應增加，肥胖者糞便中的厚壁菌門（ Firmicutes）比非肥胖組高20%，擬桿菌門（ Bacteroidetes）低90%。厚壁菌門和擬桿菌門是胃腸道中兩個主要的細菌門，當肥胖志愿者接受一年的低脂肪或低糖食物后，他們的體重平均下降約25%，同時其腸道內厚壁菌門細菌的比例也下降，擬桿菌門細菌比例則上升。肥胖者體質量減輕1年后，厚壁菌門比例變得與非肥胖組相似。肥胖者不同菌群基因功能水平不一樣，研究者們推測，肥胖者厚壁菌門具有更高的發酵多糖的能力。這一發現使人們逐漸認識到，腸道菌群與肥胖有密切聯系。Ley的研究小組提取肥胖小鼠（ob/ob）和瘦鼠（ob/+、+/+）腸道內的微生物，并將這些微生物接種到無菌小鼠腸道中，兩周后，接種過肥胖小鼠微生物的動物，與接種過瘦鼠微生物的動物相比，脂肪量上升了兩倍，體重也明顯增加。Gordon的研究小組通過對腸道內定植正常菌群的普通小鼠（COVN-R）和無菌小鼠（GF）的比較發現，在給予相同多糖食物（57%碳水化合物及5%脂肪）喂養后，CONV-R小鼠與GF小鼠相比，前者較后者多42%以上的總脂肪和47%以上的性腺脂肪，而且前者每天食物消耗量較后者減少29%，其脂肪總量增加是脂肪細胞過度肥大，而非數量增加所致；隨后研究者將CONV-R小鼠腸道菌群轉移到無菌鼠的胃腸道，仍以上述食物喂養兩周后發現GF小鼠體內脂肪總量增加了57%和性腺脂肪增加了61%，并表現出空腹血糖和胰島素水平增加。Vijay-Kumar等發現，將肥胖小鼠的腸道菌群移植到無菌小鼠，則使得到肥胖小鼠菌群的無菌小鼠具有了肥胖小鼠的多方面的表型，包括食欲旺盛、肥胖、高血糖、胰島素抵抗，和高水平的炎性細胞因子。這些結果無疑提供了確鑿的證據，證實腸道菌群確實是肥胖發生、發展的重要因素。近幾年來，后續的研究還發現和證實了以下問題。

關于肥胖人群的腸道菌群特點，近期有幾組關于腸道菌群與肥胖的Meta分析有如下結論：肥胖者與正常體重人群相比，擬桿菌門（ Bacteroidetes）沒有顯著區別，而厚壁菌門（ Firmicutes）、雙歧桿菌屬（ Bifidobacteria）和桿菌屬（ Methanobrevibacter）減少。Turnbaugh等對肥胖型小鼠和非肥胖型小鼠中9個細菌門類的相對豐度進行計算，發現肥胖型小鼠的擬桿菌門/厚壁菌門比例低于非肥胖型小鼠。另外還比較了兩者多形擬桿菌和直腸真桿菌的基因組，進一步確定在肥胖型小鼠的腸道菌群中有相對較高的厚壁菌門豐度。擬桿菌和真桿菌是正常小鼠消化道中的主要菌種，分別代表了擬桿菌門和厚壁菌門。直腸真桿菌/多形擬桿菌的同源染色體序列的比值在肥胖型小鼠盲腸中是7.3，而非肥胖型小鼠僅1.5，這提示擬桿菌門/厚壁菌門比例可能更能代表與肥胖的關系。

最近發表的大量文獻似乎表明已經找到胖或瘦的表型與部分菌群特異性的種、屬相間的聯系。比如肥胖表型與乳桿菌屬（ Lactobacillus）、葡萄球菌屬（ Staphylococcus）和 Faecalibacterium菌屬等十余個菌屬相關，而精瘦表型與擬桿菌門（ Bacteroidetes）、桿菌屬（ Methanobrevibacter）和雙歧桿菌屬（ Bifidobacterium）等幾個菌屬相關。有研究發現，乳桿菌屬（ Lactobacillus）中，胖和瘦與不同種的乳酸菌有關，與胖相關的是Lactobacillus reuteri，與瘦相關的是Lactobacillus gasseri和Lactobacillus plantarum，還有人證實Lactobacillus sakei計數與體質指數（ BMI）有關。在菌群種的水平上微生態組成成分與體重和肥胖相關性的發現，將有利于與臨床研究和肥胖管理。孕婦在孕后期體重增加與腸道菌群的改變有關，Santacruz等的報道，體重增長過多的妊娠婦女腸道中葡萄球菌（ Staphylococcus）、腸桿菌（ Enterobacteriaceae）和埃希大腸埃希菌（ Escherichiacoli）增多，而 Akkermansia muciniphila菌和雙歧桿菌減少。

分子生物學的研究表明，腸道菌群失調在肥胖形成中起著重要的作用。腸道菌群可以通過抑制禁食誘導的脂肪因子（fasting-induced adipocyte factor，FIAF）的合成，FIAF是血管生成素樣蛋白家族的成員，在腸道上皮、肝臟和脂肪組織都有表達，并能在血漿中被檢測到。FIAF作為強大的內分泌信號，激活Tie2受體，起始胞內信號轉導，抑制脂蛋白脂肪酶（LPL，lipoprotein lipase）活性和甘油三酯在脂肪細胞的沉積。腸道微生物能抑制FIAF在腸道上皮細胞中表達。Backhed等對比研究無菌飼養的FIAF-/-和FIAF+/+小鼠，以及常規飼料飼養的FIAF-/-和FIAF+/+小鼠，發現基因突變小鼠和常規飼養小鼠機體的總脂肪含量、附睪脂肪墊重量以及脂肪墊中的LPL活性都要大于無菌飼料飼養的+/+小鼠，FIAF基因缺失引起的脂肪沉積效應與微生物對FIAF抑制后的作用效果一致。腸道微生物群對FIAF表達的抑制，或者FIAF基因的缺失突變，都能導致腸道上皮細胞中FIAF表達量降低，減弱對LPL活性的抑制，促進甘油三酯在脂肪細胞中的貯存。而無菌飼養的FIAF+/+小鼠的FIAF表達量較高，有效抑制了LPL活性，減少脂肪的貯存，同時還能促進脂肪酸氧化和體內的無效循環，減少脂肪蓄積，降低產生肥胖的風險。固醇應答元件結合蛋白-1（SREBP-1）與碳水化合物應答元件結合蛋白（ChREBP）是介導肝細胞對胰島素和葡萄糖生脂應答的轉錄因子。Ace（乙酰CoA羧化酶基因）和Fas（脂肪酸合酶基因）基因是SREBP-1與ChREBP的靶序列。腸道微生物能通過某些機制增強SREBP-1與ChREBP的表達，提高Ace和Fas的表達量，促進脂肪酸的合成和脂肪貯存。分析小鼠肝臟RNA發現，常規飼養小鼠比無菌飼養小鼠的ChREBP mRNA極顯著增加，SREBP-1mRNA也顯著增加。腸道菌群還可以促進腸道脂肪的吸收，增加甘油三酯在脂肪細胞中的積累，加速肥胖的進程。

食物和飲食習慣能改變腸道菌群的多樣性和組成成分。Ley等發現低熱量飲食增加肥胖個體腸道擬桿菌門的比例，使其與瘦個體的腸道擬桿菌門水平相似。Ley等發現在高脂肪高糖日糧條件下，ob/ob小鼠不僅個體肥胖，而且其盲腸微生物區系中的擬桿菌門減少50%，而厚壁菌門的比例增多。Murphy等研究顯示，高熱量食物有相反作用，即擬桿菌門減少而厚壁菌門（ Firmicutes）增加，而且與乳酸菌增加和擬桿菌屬（ Bacteroides）減少一致。Hildebrandt等的研究也發現，在高脂飲食的情況下，小鼠腸道的擬桿菌門減少，同時厚壁菌門及變形菌門比例增加。同時該研究還發現，無論是否存在肥胖的狀態，高脂飲食均會導致這樣的結果。還有很多研究都說明，擬桿菌門的細菌與瘦的狀態，乳桿菌個別種的高水平與肥胖趨勢存在相關性，特別應該注意不是所有乳桿菌都與肥胖相關。與普通飼料喂養的健康小鼠相比，高脂飼料喂養的肥胖小鼠腸道中產生 LPS的有害菌數量增多，保護腸屏障功能的雙歧桿菌屬（ Bifidobacterium spp）的細菌數量下降。高脂組小鼠的腸桿菌數量在前兩周內變化緩慢，第3周之后開始上升，在第5周時與正常對照組相比沒有顯著性差異，至實驗結束的第7周時與正常對照組相比，高脂組腸桿菌數量顯著升高。還有部分研究關注其他腸道菌群與肥胖的關系，如發現枯草芽孢桿菌可以改善因高脂飲食引起的肥胖、腸道菌群紊亂、肝臟脂質沉積及過氧化。嗜溫產甲烷菌通過產生甲烷來降低氫氣的分壓，有利于維持厭氧的環境，并因此增加了微生物的發酵效率。鼠接種人體腸道內的“產甲烷菌”和（或）擬桿菌后發現，混合接種不僅提高了發酵的效率，還增強了細菌分解的專一性，與單一接種相比，顯著提高了肥胖的發生率。有研究表明，高能量、高脂的飲食可以增加嚙齒類動物腸道中腸桿菌科細菌與硫酸還原菌的數量。國內的一項研究也發現，高脂組小鼠腸道內的雙歧桿菌數量在實驗第5周與正常對照組相比顯著降低，至飼喂結束的第7周時高脂組雙歧桿菌數量與正常對照組相比存在極顯著性差異。對乳酸桿菌的研究，也有類似的發現。

前瞻性人群研究發現，1歲以前的飲食對腸道菌群結構起決定性作用，1～2歲期間腸道群落基本形成，并在一生中保持相對穩定。母乳喂養的嬰兒日后發生超重和肥胖的概率減少13%～22%，母乳喂養的時間與超重的發生率成負相關。Kalliomak在研究25名超重/肥胖兒童和24名正常體重兒童在嬰兒時期的各種糞便細菌的數量發現，與正常體重兒童相比，超重/肥胖兒童在嬰兒時期的腸道中致病菌金黃色葡萄球菌（ Staphylococcus aureus）數量較高、而有益菌雙歧桿菌數量較低。因此有學者認為，人嬰兒時期的腸道菌群結構異常與兒童肥胖的發生有密切關系。但奇怪的是有研究發現，在肥胖治療前，超重青少年治療之初的腸道微生物群決定體重減輕的效果，而嬰兒期的腸道菌群成分的不同則可以使體重增加。1983年美國發表的一項研究已經發現，在體內占優勢的腸道菌之一——乳酸菌僅在25%的美國雜食者檢測到，而素食者可以占到75%。近期對斯堪的納維亞人的研究提示，在健康人的體內，不到50%的人體內檢測到正常定植的乳酸桿菌：52%人檢測到植物乳桿菌，29%體內檢測到鼠李糖乳桿菌，17%體內檢測到嗜酸乳桿菌。西方生活方式中精神和軀體的壓力、進食含大量飽和脂肪和反式脂肪酸的加工類食物，缺少膳食纖維及包含化學合成物和藥物缺少活性微生物的食品，使人體現有的定植菌群多樣性顯著降低，而且菌群的分布范圍也縮小。飲食的種類、結構和成分等的改變對腸道菌群的影響正引起科學家們的關注。從包括世界衛生組織、聯合國糧食和農業組織及美國農業經濟研究部公布的以下數據看出，其監測的不同人口中食品消費模式發生的變化。比如，1970～2000年，美國農業經濟研究部對超過200種食品的追蹤分析顯示，無論從總體能量攝取還是不同食物類別的數目都發生了改變，對總攝入能量隨時間變化作回歸分析發現，美國人均每天消耗的能量比過去30年顯著增加。這個結論與美國國家健康和營養調查機構的一致。該機構資料表明，在過去30年里，男人、女人的每天能量攝入分別增加了6.9%和21.7%；飲食種類中常用的214種食物中有177種有明顯的改變。例如，美國人現在吃牛肉少而雞肉多，以谷類來源的甜味劑增加，并逐漸代替甘蔗和甜菜來源的甜味劑；此外，食物的烹飪方法也改變了，而食物的烹飪方式也會使食物的成分發生改變。但是，已有研究報道，高脂飲食對腸道菌群的影響是可恢復的，而不像益生菌和抗生素一樣可以造成腸道菌群不可逆的改變。然而一旦形成一種固定的飲食習慣，則可導致人的基因組結構發生變化，例如，長期食用高淀粉食物消耗人群的唾液淀粉酶基因（AMY1）拷貝數多于低淀粉食物消耗的人。

腸道菌群可以影響機體的全部代謝過程，現已證實，副干酪乳桿菌（ L. paracasei）可以改變脂類的水平，脂質合成中肌氨酸和谷胱甘肽參與、無菌動物中營養素的吸收和氧化，改變膽汁酸的代謝過程。副干酪乳桿菌（ L. paracasei）和鼠李糖乳桿菌（ L.rhamnosus）可以降低醋酸鹽和丙酸鹽的比例，增加人源化小鼠的氨基酸分解。

目前認為，腸道菌群可以通過多種機制參與宿主的能量代謝：①腸道菌群能將不被小腸消化的碳水化合物（如膳食纖維、抗性淀粉等）發酵，使其降解成短鏈脂肪酸.為宿主提供能量。人類從膳食中獲取的能量有10%可歸因于腸道菌群的這種作用。②間接測熱法顯示，接種細菌后的小鼠有更高的代謝率，其三羧酸循環也大大高于對照，但ATP并未增加。即機體的無效循環增加，多余的能量以脂肪的形式被儲存，增加了肥胖的發生幾率。③腸道細菌能使腸道微絨毛下微血管密度增加，可能有助于能量的吸收。④腸道菌群的產物（如甲烷、短鏈脂肪酸）能減慢腸道的蠕動，延長腸道的通過時間，使腸道營養更充分地吸收。⑤腸道菌群通過上調肝臟碳水化合物反應元件結合蛋白（carbohydrate responsive element binding protein，ChREBP）和固醇調節元件結合蛋白-1（sterol regulatory element binding protein-1，SREBP-1）mRNA的表達，誘導脂肪合成的關鍵酶乙酰COA羧化酶（acetyl-CoA carboxylase，ACC）和脂肪酸合成酶（fatty acid synthase，FAS），促進肝臟甘油三酯的合成。⑥腸道菌群下調腸上皮細胞產生的禁食誘導脂肪細胞因子（fasting-induced adipose factor，FIAF）的表達。FIAF是脂蛋白酯酶（1ipoprotein lipase，LPL）的抑制因子，LPL能催化脂肪酸從脂蛋白上釋放進入脂肪組織中進行甘油三酯的合成。因此，腸道菌群作為重要的環境因素參與宿主脂肪存儲的調控，腸道細菌的失調可能是促進肥胖發生的重要因素。

從人類腸道微生物的宏基因組學或微生物組學研究我們了解到，人類腸道菌群和微生物組在早期生后環境的暴露是一個決定成人腸道微生物全部系統結構的重要因素，微生物的聚集及向成人型轉化主要發生在生后前3年，生物體的形態和腸道微生物基因含量在家族成員中共享及傳代。人群中總體飲食消費模式的系統性改變，可能會導致微生物群組的改變，影響宿主的營養狀況和免疫系統。

近年來，越來越多的研究發現，在人體和動物的脂肪組織中有多種致炎細胞因子如TNF-a、CRP、IL-6、IL-1和炎癥趨化因子MCP-1及MIP-1a等的表達，這些炎性因子可以促進炎性細胞活動增強，使胰島素受體失活而誘發胰島素抵抗及糖尿病，促使血栓形成，降低血漿高密度脂蛋白含量，提示肥胖和機體代謝紊亂可能與機體的慢性輕度炎癥狀態有著密切聯系。經過進一步的實驗，有學者認為，多種炎性因子的產生，很可能與腸道革蘭陰性菌菌體細胞壁組分之一的脂多糖（LPS）有關，LPS可以與天然免疫細胞表面的CD14分子及Toll樣受體4（TLR4）的結合，從而觸發免疫細胞產生多種炎性因子。在一個健康人群的大樣本研究中發現，脂肪和能量的攝入與血漿中LPS濃度呈強相關性。高脂高熱量飲食會促使過多能量在小鼠體內堆積，同時影響小鼠腸道內各菌群間的比例，使得革蘭陰性菌株的數量超過革蘭陽性菌株。一方面，革蘭陰性菌株數量的增多會導致腸道LPS的大量生成；另一方面，菌群比例失調會抑制腸上皮緊密結合蛋白ZO-1和Occludin的表達，從而顯著增加小鼠腸道黏膜的通透性，使得大量LPS由腸道進入人體血液循環。腸道雙歧桿菌數量明顯增多的大鼠，其內臟、附睪和皮下脂肪含量都有明顯減少，與肥胖和糖尿病發病呈正相關的血漿促胰島素多肽（GIP）的水平也顯著降低；同時，雙歧桿菌還能夠促使腸道前體細胞向分泌細胞分化，使得血漿中的胰高血糖素樣肽1（GLP-1）和胰高血糖素樣肽2（GLP-2）水平明顯升高。Cani等研究發現，高脂飲食飼喂4周后，小鼠表現出了肥胖表型，伴隨腸道中雙歧桿菌、真桿菌數量減少和脂多糖升高2～3倍，LPS水平增高，但明顯低于感染性休克的內毒素水平，故稱為“代謝性內毒素”。相反，減輕慢性炎癥反應，將有助于減少肥胖發生。Lefebvre等研究發現，膽汁酸作為一種信號分子參與多種代謝途徑，腸道細菌是膽汁酸代謝的重要調控器，調節著膽汁酸的合成和次級膽汁酸的生成。膽汁酸通過與細胞表面的膽汁酸受體和蛋白耦聯受體結合激活信號傳導。膽汁酸受體的激活改善糖尿病小鼠的高血脂和高血糖，哺乳動物腸道雙歧桿菌和乳酸桿菌能利用游離亞油酸活性異構體合成共軛亞油酸，后者有抗糖尿病、抗動脈粥樣硬化、免疫調節和對抗肥胖作用。提示了腸道細菌通過調節脂肪酸的合成，影響宿主代謝和炎性反應的新途徑。Brugman等觀察到，應用磺胺甲 唑能夠減少糖尿病易感大鼠腸道內的擬桿菌數量，同時降低大鼠1型糖尿病的發病率。Membrez等以氨芐青霉素和諾氟沙星干預ob/ob和高脂飲食小鼠2周后，小鼠的內毒素血癥、內臟脂肪細胞的氧化應激程度、胰島素抵抗程度以及糖耐量均有明顯改善。已有的許多研究證明，腸道微生物可以促進亞油酸吸收、促進膽固醇向類固醇轉變以及促使膽汁酸脫飽和等作用，對于腸道在脂類消化和吸收中具有重要的干預效應。動物實驗還發現，益生元，如葡聚糖、果聚糖等，能夠抵消肥胖動物增加的LPS水平。說明腸道菌群與肥胖低度炎性狀態之間確實存在著相互影響。

肥胖、代謝綜合征和糖尿病的研究已經表明，飲食-微生物-免疫軸的作用會改變人的生物系統。對一群生活在美國的雙胞胎進行研究表明，糞便微生物群中細菌系統發育成分及微生物基因的表型在瘦的和胖的雙胞胎中是不同的。不同的研究中運用不同的引物去擴增細菌16S核糖體RNA基因用來對腸道微生物生態學進行非培養性分析，并研究不同人群不同飲食中瘦的和胖的個體中有不同細菌系統發育成分組成的微生物群。有證據表明，在無菌小鼠移植實驗中微生物群和肥胖之間存在聯系。將存在瘦素缺乏、飲食誘導肥胖個體的腸道菌落轉移到無菌體上與同窩出生正常小鼠并給予健康的、低密度熱量飲食的小鼠的腸道菌落相比，前者會顯著加重肥胖。進一步研究表明腸道微生物群落調節在脂肪細胞中影響脂肪酸氧化和脂肪沉積的基因的表達。例如，分泌性脂蛋白脂肪酶（LPL）抑制劑的產物血管生成素樣蛋白4（ANGPYL4；也是作為一種快速誘導的脂肪因子）受微生物群的抑制：通過對無菌的和正常的以及Angptl4 ^-/-小鼠的對比性研究發現，對分泌性LPL抑制劑的腸道上皮表達的微生物群調節抑制會造成LPL活動和貯存在白色脂肪組織中的脂肪增加。當這種小鼠的腸道微生物群轉移到正常無菌小鼠體內，與將正常無菌小鼠體內微生物群移植到這種小鼠中比較，前者食物攝取會增加，增加肥胖和高血糖癥的發生。雖然該研究者推測驗證信號可能會降低胰島素信號而導致食欲過剩，但食品消耗增加的潛在機制還有待研究。肥胖小鼠通過巨噬細胞、CD8 ⁺T細胞和CD4 ⁺T細胞以及炎癥性細胞因子和趨化因子如IL-6、IL-17、TNF-ɑ、CC趨化因子配體2（CCL2）和IFN-γ的表達與人類的脂肪組織的滲透相關。相比之下，脂肪組織在瘦弱小鼠中是Treg細胞預防炎癥的區域。缺乏CC趨化因子受體2（CCr2）的小鼠與相對CCr2充足的小鼠比，由攝入高脂飲食而誘導的肥胖會使巨噬細胞對脂肪組織的滲透減少，并使糖耐量提高。聚集的炎癥免疫細胞和它們相關的促炎產物促進代謝異常相關的肥胖的發生。在由飲食誘導肥胖的小鼠模型中提高阻塞TNF-α或擴大Treg細胞，使用抗CD3單克隆抗體去預防肥胖相關的胰島素抵抗的發生。炎癥提高由TNF-α激活的C-Jun氨基末端蛋白激酶1（JNK1）或核因子-kB激酶-β（IKK-β）的抑制劑、蛋白激酶C或mTOR形成的胰島素受體1的磷酸化作用使胰島素抵抗發展。而由銜接蛋白MyD88產生的信號可促進1型糖尿病在無菌肥胖型糖尿病小鼠中的發展。這些發現表明特定的腸道微生物群結構能促進或防止炎癥免疫反應，而造成代謝功能障礙。高脂飲食小鼠血清中脂多糖水平增加。此外，由遺傳決定的肥胖小鼠缺乏瘦素及其受體會使腸道屏障功能降低。如之前所述，由微生物發酵產生的SCFAs會影響屏障功能。因此，評價肥胖者的屏障功能是否都會降低非常重要。高脂飲食改變了腸道微生物群的結構，可能將導致腸道屏障完整性破壞。增強微生物和（或）其抗原的易位可能會導致負載在腸外的微生物抗原增加，增強免疫刺激和胰島素抵抗的發展。此外，營養物可直接激活免疫系統的炎癥反應。有研究突出展現了微生物群和特異性SFB在自身免疫性關節炎和實驗性自身免疫性腦脊髓炎中發展的能力，它們都與TH17的過度反應有關。不幸的是，微生物群成員和它們相近的與腸道免疫相關的成員，在正常個體或黏膜屏障功能障礙的個體中的空間關系至今尚未清楚。

腸道菌群通過免疫反應或低度的炎癥反應導致肥胖還需要進一步深入研究。

益生菌是指能夠促進腸內菌群生態平衡，對宿主健康有益的活的微生物制劑，是微生態制劑中最常用的一種。益生元是指不被宿主消化的食物成分，能選擇性促進一種或幾種腸道菌群生長或活性，從而增進宿主健康。

無菌動物研究顯示，腸道微生物群對于營養素的正常消化有重要作用，微生物群的代謝活性促進從食物中攝取能量，幫助能量儲存在脂肪組織中，為以后微生物的生長繁殖所用；而且腸道菌群為膳食纖維通過適當的碳水化合物活性酶分解成單糖和二糖提供了一個巨大的平臺，而膳食纖維已被公認為一種對肥胖有較強預防作用的食物成分。這為用益生菌甚至益生元或合生元治療肥胖提供了一種新的思路。有科學家認為今后將益生菌使用納入肥胖管理中將是肥胖及相關疾病管理中不可或缺的重要內容。

在大鼠飼料中直接添加某些益生菌如雙歧桿菌和乳酸桿菌能產生降低大鼠體重增長及血脂水平，減輕機體氧化應激程度的效果；而添加低聚果糖的飼料喂養后，大鼠體重增加速度和脂肪組織的形成都明顯放緩。在食物誘導或基因改變導致的肥胖小鼠中使用膳食果聚糖發現，果聚糖可以作為細菌的能量基質，在腸道中促進雙歧桿菌的發育，使雙歧桿菌數量增加，雙歧桿菌的數量與脂肪量（fat mass）、葡萄糖耐量和LPS水平呈負相關，而且還阻止幾種與肥胖和炎癥相關基因的過度表達，使空腸和結腸L細胞的數量增加，促進胰高血糖樣肽—1（glucagon like peptide 1，GLPG-1）和GLP-2的產生和活性。實驗動物研究顯示，GLP-1參與了益生菌減少食欲、脂肪量和胰島素抵抗的作用，GLP-2則可減少小腸腸壁滲透性和與肥胖相關的內毒素血癥。果聚糖可以阻礙G蛋白耦合受體（Gproteincoupled receptors 43，GPR43）在脂肪組織中的過度表達，可使脂肪細胞形狀發生改變。口服副干酪乳桿菌（ Lactobacillus paracasei）后并證實已在腸道定植的無菌小鼠表現出血管生成素相關蛋白4（the angiopoietin related protein 4，Angptl4）水平的增加，Angptl4是一種有效的脂蛋白脂肪酶抑制劑，可以減少用高脂飼料喂養的正常小鼠的脂肪量。就肥胖個體來說，不同乳酸桿菌的使用已經減少脂肪量和降低胰島素抵抗和2型糖尿病的危險。一項Meta分析顯示，來自芬蘭、德國、西班牙和中國的5項研究都說明，與一種瘦的表型相關的雙歧桿菌屬有改善肥胖的作用。盡管如此，關于肥胖人群使用益生元和益生菌的多項設計較合理而嚴謹的研究并沒有顯示出使用益生菌和益生元后腸道菌群成分發生了改變。因此，到目前為止，還不能說明用益生菌和益生元治療肥胖是有效的。但是，充分了解益生菌和益生元使體重下降的能力和機制，將可能為肥胖的治療做出重要貢獻。今后需要更多設計科學的，消除混雜影響因素的研究，通過宏基因組學和代謝組學的方法，徹底弄清腸道菌群和肥胖的關系，以及益生菌或益生元治療肥胖或相關疾病的效果和機制。