减肥手术和大便移植一直是最近2年的学术新闻热点，在技术上并不复杂，在机制研究上几乎没有确定性说法，但是比较关键的是这两种方法都是很有效果的治疗方法，安全性也很高。安全性和有效性是临床医学的核心问题，至于机制，多数情况下只是作为医患交流的信息，当然这种信息的核心内容是有效性的确切数据，或者是学术有效性的证据，至于准确机制，患者和医生暂时不会关心的。《自然》反复介绍这个手术，或者嗅到什么味道。

胃绕道手术指一系列类似的、用于治疗肥胖症的外科手术，其共同特征为：手术首先将胃部分为上下两个部分，较小的上部，和较大的下部，然后截断小肠，重新排列小肠的位置，改变食物经过消化道的途径，减缓胃排空速度，缩短小肠，降低吸收。目前外科医生已经研发了几种不同的排列方案，形成了胃绕道手术的几个分支。

每周有20多个患者来匹兹堡大学医学中心评估和咨询外科减肥手术。他们会告诉护士病史，接受常规体检，和外科医生讨论他们的选择。过去25年内，中心微创和常规减肥手术主任AnitaCourcoulas接待过数千次这类咨询。多年来，她给患者分享的信息已经发生了巨大变化。幸亏有了临床研究结果，她现在能告诉患者更为明确的信息，减肥手术不仅能让许多患者减肥，而且能减少心脏病、中风、癌症和死亡率。胃绕道手术能让60%的糖尿病患者病情缓解至少持续数年。

这种手术费用大约为25000美元，也有一定手术并发症风险（风险度类似胆囊切除），有引起营养不良或对某些食物不耐受的可能。最大的风险是可能白挨一刀，因为该手术并非对所有患者有效，部分患者的减肥效果只是一过性的。

医学上仍然无法明确解释这种手术治疗糖尿病和其他慢性病的具体机制。传统的看法是患者减肥带来的健康利益，因为手术后患者体重指数一般会降低1/4。但是，80年代后，发现一些患者手术后代谢发生了快速改变，提示健康效应存在非减肥因素。一系列的动物实验研究发现，肠道菌群、胆汁酸、激素分泌和组织生长等变化可能是其内在原因。希望通过对照临床研究，能确定这种效益的根本代谢原因，并帮助科学家寻找出代替手术的代谢调节药物。

这种减肥手术1952年最早在瑞士首先被使用。外科医生Viktor Henrikson切除一名女性患者105厘米小肠后，手术后患者减肥效果并不理想，但患者便秘好了，新陈代谢率提高了（注意这个细节，本来是为了减肥，没有效果，医生会不会沮丧，但发现有其他效应，对便秘和代谢有好处，竟然发现了一个新领域）。Henrikson说，根据病例分析结果，无论是患者主观感觉还是客观检测指标，患者手术后都更健康。经过20多年的研究，美国外科医生对手术方式进行了修改。他们只切除两段共40厘米小肠，然后重新链接。这种空回肠分流手术，能获得更明显的减肥效果，腹胀、腹泻、肛门烧灼刺痛和脱水等副作用更少见。但是绕道的小肠内细菌持续增加，肝脏发生炎症反应。华盛顿大学内分泌学家David Cummings说，这显然很麻烦，这种情况5年后肝脏就完蛋了。

 今天，减肥手术的金标准是胃绕道手术（Roux-en-Ygastric bypass）。1977年在小猪体内首先建立了这种手术方式，是将小肠绕道链接到胃顶部，另一部分小肠和原来小肠切口对接，形成一个Y型链接通路。这种手术方式可以保留胃肠道的生理性功能，保持胃肠道内容按照正常路线流动，减少了细菌过度增值的可能。

   早期减肥手术医生就注意到这种手术的代谢转换效应，患者血糖水平在一周内就回归到正常水平。1987年一项397例减肥手术报道中，作者发现，患者肥胖没有明显改变的情况下，各项指标明显改善。患者自诉不象手术前那么容易饥饿，饮食量和零食明显减少。随后饮食偏好也发生改变。非学术资料报道这些患者更喜欢色拉，不喜欢甜食和油腻食物。这些变化无法用胃体积缩小来解释。Cummings指出，如果从胃体积缩小来解释，患者应该只发生食量下降，不应该影响饥饿感，这引起学者的思考，饥饿感到底为什么发生了变化。

2002年Cummings等确定了这种手术引起的一种生化指标改变。他们检测患者血液中饥饿素的水平，饥饿素是胃壁细胞分泌的一种激素，手术后患者血液中饥饿素水平波动程度明显下降。正常情况下，当人饥饿时该激素分泌增加，饭后分泌下降，减肥手术能够抑制这种波动幅度。手术后患者饥饿时分泌减少，而餐后下降幅度也变小。引起这种变化的原因需要用动物实验来进一步确认，麻省总医院医生Lee Kaplan用大鼠模型进行了研究，因为手术难度比较大，他从希腊招募了一个年轻医生Nicholas Stylopoulos做这种动物手术，随后研究发现动物手术的效果和临床结果类似，动物血糖水平也更加稳定，代谢速度加快，动物饮食偏好也发生了变化，更喜欢选择低脂肪饮食。

      第二种解释是肠道菌群的调节。2009年，亚利桑那州立大学Rosa Krajmalnik-Brown等对三位手术后患者大便细菌进行序列测定，分别与肥胖患者和正常体重健康人进行比较，结果发现手术后厚壁菌门细菌比例明显降低，而变形菌比例明显增加。尽管样本数非常小，由于变化幅度巨大，仍然可以获得显著统计学差异。

但是科学家并不清楚导致这种变化的具体原因，有学者提出可能是因为氧气的作用（那么增加食物中氧气水平就应该有此效应，西方人喝冰水可能由于空气溶解度高有这样的效应，最近哈哈的氧气水有可能具有类似功能），厚壁菌门属于厌氧菌，当氧气浓度增加时不容易生存，正常人饮食中氧气会被小肠代谢消耗，减肥手术导致小肠变短，氧气消耗不彻底，食物等小肠内容到达大肠后仍保留一定水平的氧气，导致这些细菌繁殖受到限制。类似的变化也在动物手术实验中被确定。

虽然细菌类型的变化和健康的关系仍不十分确定，但是细菌类型的变化确实和代谢变化存在一定联系。Kaplan等对肥胖小鼠手术后的大肠内细菌移植给无菌小鼠，这种无菌小鼠不仅不会发生肥胖，体重反而下降5% (see Nature http://doi.org/tjq; 2013) 。

起源于肠道的代谢调节信息能影响到大脑、肝脏、胰腺、肾脏和免疫系统。有科学家发现，胆汁酸具有信号作用，胆汁酸经典的作用是乳化脂类食物成分，使脂类物质更容易被消化吸收，但是后来研究证明胆汁酸也属于一类激素，能作用于肠道上皮细胞上的受体，产生生物学效应。密歇根大学神经科学家Randy Seeley等是研究这类受体的专家，一种胆汁酸受体法尼酯衍生物X受体(FXR)具有调节葡萄糖代谢的功能。科学家将小鼠这种受体基因敲除，给野生和基因敲除动物喂过量食物诱导肥胖，然后给动物行垂直袖状胃切除术，垂直袖状胃切除术只减少胃体积，不影响消化路线。手术后1周，野生和基因敲除动物的体重都明显下降，手术后15周只有对照组动物能保持体重下降，基因敲除动物体重完全恢复到手术前水平。这一研究说明，FXR是这种手术减肥效果的分子基础。更有意思的是，只有野生小鼠肠道内一类厚壁菌属罗氏菌属大量增加，而糖尿病患者肠道内这种细菌往往受到抑制。这说明FXR可能是治疗糖尿病等慢性疾病的分子靶点。

胆汁酸和细菌变化能影响肠道和其他代谢相关器官的通讯联系，这些代谢相关器官功能障碍是葡萄糖代谢紊乱导致糖尿病的重要原因。去年一项研究提示，手术后肠道自身的葡萄糖代谢也发生明显变化。(see Nature http://doi.org/tjr; 2013).

使用动物手术模型，波士顿儿童医院Stylopoulos等发现，新建立的小肠通路Roux limb小肠壁明显增厚肠管变粗变长。理论上讲，由于胃体积变小，小肠发生了代偿性变化，以适应消化食物的需要。这种增生性变化需要更多能量，能量主要来自葡萄糖，这种代谢性变化让小肠变成一种消耗葡萄糖的器官，这种变化能长期维持，发挥代谢调节作用（代替了肝脏的部分功能？）。Stylopoulos认为，这种小肠组织增生产生的结构变化增加了葡萄糖的消耗，而不是热量摄取减少，是手术有效的原因。当然，减肥也很重要，因为这样能影响一系列的代谢过程，对糖尿病患者有好处。

      临床应用目前仍存在不少问题。华盛顿大学人类营养中心主任Samuel Klein认为这些研究非常精彩，但他强调应该研究人类是否也存在同样的变化。Klein说，和动物一样，人类患者手术后数日内血糖调节也发生了明显改善，但是热量摄取明显下降（从4000卡路里降低到400卡路里）可能是关键原因。几乎所有腹部手术患者手术后的食欲都会下降（典型的抬杠，腹腔手术都能减肥，都能有同样的作用？）。

研究发现，胃绕道手术糖尿病缓解率比胃束带术高，胃束带术可以减少胃体积，限制食物排空速度。动物实验结果提示，胃绕道手术能改变代谢，但是胃束带术不改变代谢。不过Klein认为，体重变化才是关键问题。他比较了体重下降1/5的两类手术患者，所有患者在葡萄糖耐受、胰岛素敏感性和胰岛β细胞功能都发生了显著改变。从研究中并没有发现两类手术效果的差异。研究的明显缺陷是所有患者都不是糖尿病患者，因此Klein计划选择糖尿病患者进行研究。他同意用动物实验能快速获得更具体的分子通路信息，能确定只有部分手术方式可治愈糖尿病的原因，以及为什么治疗效果具有个体差异。通过个性化研究，科学家试图开展个性化治疗。是否药物、益生菌和改变生活方式能影响具体的分子通路。

Courcoulas认为，患者手术治疗效果如减肥和治疗糖尿病方面的不确定性和多样性是最重要问题，动物实验可以帮助寻找到答案。每次和患者沟通手术方案的选择问题时，她经常引用她去年发表的一篇论文，论文分析总结了2500名采用各种不同手术方式的患者。

手术后3年，选择胃束带术的患者体重下降平均达到16%体重，胃绕道手术患者体重下降平均达到32%体重。胃束带术的患者糖尿病缓解率为29%，胃绕道手术患者糖尿病缓解率为68%。Courcoulas强调，无论那种手术方式，大部分患者在手术后6月内体重下降。但是6月后，情况发生变化，有的患者体重继续下降，有的患者体重不再下降，也有患者体重开始反弹。这也部分说明为什么选择适合手术的患者十分重要，在她的中心，每年将近1500名患者参加关于减肥手术的基础知识培训，只有1000名患者选择和医生沟通，其中700名患者最终选择手术。

Courcoulas提出，现在这个领域最大的困难是，到底那些因素能预测手术效果。临床研究数据提示，铁缺乏、肝纤维化和50岁以上患者手术减肥效果不理想，但并没有绝对相关因素。Courcoulas最后说，现在唯一能确定的是，手术后某些生物学指标确实有明确改善。现在她的团队正在对这些指标进行综合分析。