肥胖（obesity）是指机体能量摄入超过消耗，多余的能量以脂肪形式贮存于组织，造成脂肪在体内堆积过多，体重超出正常范围。

根据近年来的流行病学资料显示，超重已经成为公共健康问题，威胁全球儿童青少年的健康。全球大约1.5亿学龄儿童超重，其中3000万～4000万肥胖。5岁以下儿童中，约有2200万肥胖儿。国家卫生和计划生育委员会公布的《中国0～6岁儿童营养发展报告2012》显示，2010年，我国城市和农村5岁以下儿童超重和肥胖发生率分别为8.5%和6.5%。儿童时期肥胖会大大增加成年肥胖的可能性，特别是出生体重超重，婴儿期明显肥胖，青春期时肥胖致成年期因心血管疾病导致的死亡率是正常人群的两倍，体质指数（BMI）在第85百分位以上的儿童更容易发生高胆固醇血症、高甘油三酯血症和高血压。儿童青少年时期的肥胖可以导致胰岛素抵抗、2型糖尿病、代谢综合征、畸形、肌肉骨骼问题、哮喘、多囊卵巢综合征、睡眠呼吸暂停综合征和心理问题。严重影响人们的生活质量。

超重的体格诊断指标：2岁以下儿童身长的体重（体重/身长）超过第97百分位，2岁以上儿童BMI≥P95，BMI的计算公式为BMI=体重（公斤）÷身高 ²（米）。

年龄的BMI正常范围是随着年龄变化的，不同性别有不同的BMI参照值或曲线。尽管有学者认为用BMI对于肌肉比较发达的运动员和儿童有过度诊断超重的可能性，但是目前普遍认为BMI结合临床表现仍然是最可靠的诊断肥胖的方法。

儿童青少年BMI的分级见表6-2。

肥胖在流行病学上增加的原因尚未清楚，但是可以肯定，摄入高能量食物过多和锻炼过少可以引起肥胖，遗传因素在发病中有重要作用。儿童以单纯性肥胖多见，继发性因素所致的肥胖少见。哺乳动物和人类的体重都被环境、遗传、神经和内分泌因素所控制。当食物摄取和能量消耗的平衡被改变时就发生了肥胖。在研究收养儿童的体质指数（BMI）时发现，收养儿童的BMI与亲生父母更相关，说明在体重增加和体重相关问题的发生中，遗传因素有重要作用；除了遗传因素，生物因素如瘦素（leptin）、胃促生长素（ghrelin）、脂联素（adiponectin）和其他激素也影响特异性的代谢功能，如食欲、饱腹感和脂肪分布等；能量消耗的三个主要部分是基础代谢、食物的特殊动力作用和活动消耗，环境因素是肥胖发生和肥胖发生率不断增加的不可忽视的原因，特别是生活方式的改变，可以使人群能量的摄入和消耗比例发生变化。在儿童，一方面摄入大量高能量、高脂肪和高糖的食物和饮料，另一方面他们把更多时间花在电子游戏、网络、电视上，减少了消耗能量的体力活动和运动。

肠道菌群是宿主表型的一部分。宿主个体的遗传特质和食物是影响肠道菌群的两个主要因素。改变肠道菌群，使宿主不同组织中的能量储存和基因表达受到影响，对宿主发生肥胖及相关的代谢综合征有重要作用。2006年，Ley和Gorden通过观察12位肥胖者与非肥胖者远端结肠菌群结构发现，肥胖者远端结肠内类杆菌比非肥胖者明显减少，厚壁菌则相应增加，肥胖者粪便中的厚壁菌门（ Firmicutes）比非肥胖组高20%，拟杆菌门（ Bacteroidetes）低90%。厚壁菌门和拟杆菌门是胃肠道中两个主要的细菌门，当肥胖志愿者接受一年的低脂肪或低糖食物后，他们的体重平均下降约25%，同时其肠道内厚壁菌门细菌的比例也下降，拟杆菌门细菌比例则上升。肥胖者体质量减轻1年后，厚壁菌门比例变得与非肥胖组相似。肥胖者不同菌群基因功能水平不一样，研究者们推测，肥胖者厚壁菌门具有更高的发酵多糖的能力。这一发现使人们逐渐认识到，肠道菌群与肥胖有密切联系。Ley的研究小组提取肥胖小鼠（ob/ob）和瘦鼠（ob/+、+/+）肠道内的微生物，并将这些微生物接种到无菌小鼠肠道中，两周后，接种过肥胖小鼠微生物的动物，与接种过瘦鼠微生物的动物相比，脂肪量上升了两倍，体重也明显增加。Gordon的研究小组通过对肠道内定植正常菌群的普通小鼠（COVN-R）和无菌小鼠（GF）的比较发现，在给予相同多糖食物（57%碳水化合物及5%脂肪）喂养后，CONV-R小鼠与GF小鼠相比，前者较后者多42%以上的总脂肪和47%以上的性腺脂肪，而且前者每天食物消耗量较后者减少29%，其脂肪总量增加是脂肪细胞过度肥大，而非数量增加所致；随后研究者将CONV-R小鼠肠道菌群转移到无菌鼠的胃肠道，仍以上述食物喂养两周后发现GF小鼠体内脂肪总量增加了57%和性腺脂肪增加了61%，并表现出空腹血糖和胰岛素水平增加。Vijay-Kumar等发现，将肥胖小鼠的肠道菌群移植到无菌小鼠，则使得到肥胖小鼠菌群的无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、胰岛素抵抗，和高水平的炎性细胞因子。这些结果无疑提供了确凿的证据，证实肠道菌群确实是肥胖发生、发展的重要因素。近几年来，后续的研究还发现和证实了以下问题。

关于肥胖人群的肠道菌群特点，近期有几组关于肠道菌群与肥胖的Meta分析有如下结论：肥胖者与正常体重人群相比，拟杆菌门（ Bacteroidetes）没有显著区别，而厚壁菌门（ Firmicutes）、双歧杆菌属（ Bifidobacteria）和杆菌属（ Methanobrevibacter）减少。Turnbaugh等对肥胖型小鼠和非肥胖型小鼠中9个细菌门类的相对丰度进行计算，发现肥胖型小鼠的拟杆菌门/厚壁菌门比例低于非肥胖型小鼠。另外还比较了两者多形拟杆菌和直肠真杆菌的基因组，进一步确定在肥胖型小鼠的肠道菌群中有相对较高的厚壁菌门丰度。拟杆菌和真杆菌是正常小鼠消化道中的主要菌种，分别代表了拟杆菌门和厚壁菌门。直肠真杆菌/多形拟杆菌的同源染色体序列的比值在肥胖型小鼠盲肠中是7.3，而非肥胖型小鼠仅1.5，这提示拟杆菌门/厚壁菌门比例可能更能代表与肥胖的关系。

最近发表的大量文献似乎表明已经找到胖或瘦的表型与部分菌群特异性的种、属相间的联系。比如肥胖表型与乳杆菌属（ Lactobacillus）、葡萄球菌属（ Staphylococcus）和 Faecalibacterium菌属等十余个菌属相关，而精瘦表型与拟杆菌门（ Bacteroidetes）、杆菌属（ Methanobrevibacter）和双歧杆菌属（ Bifidobacterium）等几个菌属相关。有研究发现，乳杆菌属（ Lactobacillus）中，胖和瘦与不同种的乳酸菌有关，与胖相关的是Lactobacillus reuteri，与瘦相关的是Lactobacillus gasseri和Lactobacillus plantarum，还有人证实Lactobacillus sakei计数与体质指数（ BMI）有关。在菌群种的水平上微生态组成成分与体重和肥胖相关性的发现，将有利于与临床研究和肥胖管理。孕妇在孕后期体重增加与肠道菌群的改变有关，Santacruz等的报道，体重增长过多的妊娠妇女肠道中葡萄球菌（ Staphylococcus）、肠杆菌（ Enterobacteriaceae）和埃希大肠埃希菌（ Escherichiacoli）增多，而 Akkermansia muciniphila菌和双歧杆菌减少。

分子生物学的研究表明，肠道菌群失调在肥胖形成中起着重要的作用。肠道菌群可以通过抑制禁食诱导的脂肪因子（fasting-induced adipocyte factor，FIAF）的合成，FIAF是血管生成素样蛋白家族的成员，在肠道上皮、肝脏和脂肪组织都有表达，并能在血浆中被检测到。FIAF作为强大的内分泌信号，激活Tie2受体，起始胞内信号转导，抑制脂蛋白脂肪酶（LPL，lipoprotein lipase）活性和甘油三酯在脂肪细胞的沉积。肠道微生物能抑制FIAF在肠道上皮细胞中表达。Backhed等对比研究无菌饲养的FIAF-/-和FIAF+/+小鼠，以及常规饲料饲养的FIAF-/-和FIAF+/+小鼠，发现基因突变小鼠和常规饲养小鼠机体的总脂肪含量、附睾脂肪垫重量以及脂肪垫中的LPL活性都要大于无菌饲料饲养的+/+小鼠，FIAF基因缺失引起的脂肪沉积效应与微生物对FIAF抑制后的作用效果一致。肠道微生物群对FIAF表达的抑制，或者FIAF基因的缺失突变，都能导致肠道上皮细胞中FIAF表达量降低，减弱对LPL活性的抑制，促进甘油三酯在脂肪细胞中的贮存。而无菌饲养的FIAF+/+小鼠的FIAF表达量较高，有效抑制了LPL活性，减少脂肪的贮存，同时还能促进脂肪酸氧化和体内的无效循环，减少脂肪蓄积，降低产生肥胖的风险。固醇应答元件结合蛋白-1（SREBP-1）与碳水化合物应答元件结合蛋白（ChREBP）是介导肝细胞对胰岛素和葡萄糖生脂应答的转录因子。Ace（乙酰CoA羧化酶基因）和Fas（脂肪酸合酶基因）基因是SREBP-1与ChREBP的靶序列。肠道微生物能通过某些机制增强SREBP-1与ChREBP的表达，提高Ace和Fas的表达量，促进脂肪酸的合成和脂肪贮存。分析小鼠肝脏RNA发现，常规饲养小鼠比无菌饲养小鼠的ChREBP mRNA极显著增加，SREBP-1mRNA也显著增加。肠道菌群还可以促进肠道脂肪的吸收，增加甘油三酯在脂肪细胞中的积累，加速肥胖的进程。

食物和饮食习惯能改变肠道菌群的多样性和组成成分。Ley等发现低热量饮食增加肥胖个体肠道拟杆菌门的比例，使其与瘦个体的肠道拟杆菌门水平相似。Ley等发现在高脂肪高糖日粮条件下，ob/ob小鼠不仅个体肥胖，而且其盲肠微生物区系中的拟杆菌门减少50%，而厚壁菌门的比例增多。Murphy等研究显示，高热量食物有相反作用，即拟杆菌门减少而厚壁菌门（ Firmicutes）增加，而且与乳酸菌增加和拟杆菌属（ Bacteroides）减少一致。Hildebrandt等的研究也发现，在高脂饮食的情况下，小鼠肠道的拟杆菌门减少，同时厚壁菌门及变形菌门比例增加。同时该研究还发现，无论是否存在肥胖的状态，高脂饮食均会导致这样的结果。还有很多研究都说明，拟杆菌门的细菌与瘦的状态，乳杆菌个别种的高水平与肥胖趋势存在相关性，特别应该注意不是所有乳杆菌都与肥胖相关。与普通饲料喂养的健康小鼠相比，高脂饲料喂养的肥胖小鼠肠道中产生 LPS的有害菌数量增多，保护肠屏障功能的双歧杆菌属（ Bifidobacterium spp）的细菌数量下降。高脂组小鼠的肠杆菌数量在前两周内变化缓慢，第3周之后开始上升，在第5周时与正常对照组相比没有显著性差异，至实验结束的第7周时与正常对照组相比，高脂组肠杆菌数量显著升高。还有部分研究关注其他肠道菌群与肥胖的关系，如发现枯草芽孢杆菌可以改善因高脂饮食引起的肥胖、肠道菌群紊乱、肝脏脂质沉积及过氧化。嗜温产甲烷菌通过产生甲烷来降低氢气的分压，有利于维持厌氧的环境，并因此增加了微生物的发酵效率。鼠接种人体肠道内的“产甲烷菌”和（或）拟杆菌后发现，混合接种不仅提高了发酵的效率，还增强了细菌分解的专一性，与单一接种相比，显著提高了肥胖的发生率。有研究表明，高能量、高脂的饮食可以增加啮齿类动物肠道中肠杆菌科细菌与硫酸还原菌的数量。国内的一项研究也发现，高脂组小鼠肠道内的双歧杆菌数量在实验第5周与正常对照组相比显著降低，至饲喂结束的第7周时高脂组双歧杆菌数量与正常对照组相比存在极显著性差异。对乳酸杆菌的研究，也有类似的发现。

前瞻性人群研究发现，1岁以前的饮食对肠道菌群结构起决定性作用，1～2岁期间肠道群落基本形成，并在一生中保持相对稳定。母乳喂养的婴儿日后发生超重和肥胖的概率减少13%～22%，母乳喂养的时间与超重的发生率成负相关。Kalliomak在研究25名超重/肥胖儿童和24名正常体重儿童在婴儿时期的各种粪便细菌的数量发现，与正常体重儿童相比，超重/肥胖儿童在婴儿时期的肠道中致病菌金黄色葡萄球菌（ Staphylococcus aureus）数量较高、而有益菌双歧杆菌数量较低。因此有学者认为，人婴儿时期的肠道菌群结构异常与儿童肥胖的发生有密切关系。但奇怪的是有研究发现，在肥胖治疗前，超重青少年治疗之初的肠道微生物群决定体重减轻的效果，而婴儿期的肠道菌群成分的不同则可以使体重增加。1983年美国发表的一项研究已经发现，在体内占优势的肠道菌之一——乳酸菌仅在25%的美国杂食者检测到，而素食者可以占到75%。近期对斯堪的纳维亚人的研究提示，在健康人的体内，不到50%的人体内检测到正常定植的乳酸杆菌：52%人检测到植物乳杆菌，29%体内检测到鼠李糖乳杆菌，17%体内检测到嗜酸乳杆菌。西方生活方式中精神和躯体的压力、进食含大量饱和脂肪和反式脂肪酸的加工类食物，缺少膳食纤维及包含化学合成物和药物缺少活性微生物的食品，使人体现有的定植菌群多样性显著降低，而且菌群的分布范围也缩小。饮食的种类、结构和成分等的改变对肠道菌群的影响正引起科学家们的关注。从包括世界卫生组织、联合国粮食和农业组织及美国农业经济研究部公布的以下数据看出，其监测的不同人口中食品消费模式发生的变化。比如，1970～2000年，美国农业经济研究部对超过200种食品的追踪分析显示，无论从总体能量摄取还是不同食物类别的数目都发生了改变，对总摄入能量随时间变化作回归分析发现，美国人均每天消耗的能量比过去30年显著增加。这个结论与美国国家健康和营养调查机构的一致。该机构资料表明，在过去30年里，男人、女人的每天能量摄入分别增加了6.9%和21.7%；饮食种类中常用的214种食物中有177种有明显的改变。例如，美国人现在吃牛肉少而鸡肉多，以谷类来源的甜味剂增加，并逐渐代替甘蔗和甜菜来源的甜味剂；此外，食物的烹饪方法也改变了，而食物的烹饪方式也会使食物的成分发生改变。但是，已有研究报道，高脂饮食对肠道菌群的影响是可恢复的，而不像益生菌和抗生素一样可以造成肠道菌群不可逆的改变。然而一旦形成一种固定的饮食习惯，则可导致人的基因组结构发生变化，例如，长期食用高淀粉食物消耗人群的唾液淀粉酶基因（AMY1）拷贝数多于低淀粉食物消耗的人。

肠道菌群可以影响机体的全部代谢过程，现已证实，副干酪乳杆菌（ L. paracasei）可以改变脂类的水平，脂质合成中肌氨酸和谷胱甘肽参与、无菌动物中营养素的吸收和氧化，改变胆汁酸的代谢过程。副干酪乳杆菌（ L. paracasei）和鼠李糖乳杆菌（ L.rhamnosus）可以降低醋酸盐和丙酸盐的比例，增加人源化小鼠的氨基酸分解。

目前认为，肠道菌群可以通过多种机制参与宿主的能量代谢：①肠道菌群能将不被小肠消化的碳水化合物（如膳食纤维、抗性淀粉等）发酵，使其降解成短链脂肪酸.为宿主提供能量。人类从膳食中获取的能量有10%可归因于肠道菌群的这种作用。②间接测热法显示，接种细菌后的小鼠有更高的代谢率，其三羧酸循环也大大高于对照，但ATP并未增加。即机体的无效循环增加，多余的能量以脂肪的形式被储存，增加了肥胖的发生几率。③肠道细菌能使肠道微绒毛下微血管密度增加，可能有助于能量的吸收。④肠道菌群的产物（如甲烷、短链脂肪酸）能减慢肠道的蠕动，延长肠道的通过时间，使肠道营养更充分地吸收。⑤肠道菌群通过上调肝脏碳水化合物反应元件结合蛋白（carbohydrate responsive element binding protein，ChREBP）和固醇调节元件结合蛋白-1（sterol regulatory element binding protein-1，SREBP-1）mRNA的表达，诱导脂肪合成的关键酶乙酰COA羧化酶（acetyl-CoA carboxylase，ACC）和脂肪酸合成酶（fatty acid synthase，FAS），促进肝脏甘油三酯的合成。⑥肠道菌群下调肠上皮细胞产生的禁食诱导脂肪细胞因子（fasting-induced adipose factor，FIAF）的表达。FIAF是脂蛋白酯酶（1ipoprotein lipase，LPL）的抑制因子，LPL能催化脂肪酸从脂蛋白上释放进入脂肪组织中进行甘油三酯的合成。因此，肠道菌群作为重要的环境因素参与宿主脂肪存储的调控，肠道细菌的失调可能是促进肥胖发生的重要因素。

从人类肠道微生物的宏基因组学或微生物组学研究我们了解到，人类肠道菌群和微生物组在早期生后环境的暴露是一个决定成人肠道微生物全部系统结构的重要因素，微生物的聚集及向成人型转化主要发生在生后前3年，生物体的形态和肠道微生物基因含量在家族成员中共享及传代。人群中总体饮食消费模式的系统性改变，可能会导致微生物群组的改变，影响宿主的营养状况和免疫系统。

近年来，越来越多的研究发现，在人体和动物的脂肪组织中有多种致炎细胞因子如TNF-a、CRP、IL-6、IL-1和炎症趋化因子MCP-1及MIP-1a等的表达，这些炎性因子可以促进炎性细胞活动增强，使胰岛素受体失活而诱发胰岛素抵抗及糖尿病，促使血栓形成，降低血浆高密度脂蛋白含量，提示肥胖和机体代谢紊乱可能与机体的慢性轻度炎症状态有着密切联系。经过进一步的实验，有学者认为，多种炎性因子的产生，很可能与肠道革兰阴性菌菌体细胞壁组分之一的脂多糖（LPS）有关，LPS可以与天然免疫细胞表面的CD14分子及Toll样受体4（TLR4）的结合，从而触发免疫细胞产生多种炎性因子。在一个健康人群的大样本研究中发现，脂肪和能量的摄入与血浆中LPS浓度呈强相关性。高脂高热量饮食会促使过多能量在小鼠体内堆积，同时影响小鼠肠道内各菌群间的比例，使得革兰阴性菌株的数量超过革兰阳性菌株。一方面，革兰阴性菌株数量的增多会导致肠道LPS的大量生成；另一方面，菌群比例失调会抑制肠上皮紧密结合蛋白ZO-1和Occludin的表达，从而显著增加小鼠肠道黏膜的通透性，使得大量LPS由肠道进入人体血液循环。肠道双歧杆菌数量明显增多的大鼠，其内脏、附睾和皮下脂肪含量都有明显减少，与肥胖和糖尿病发病呈正相关的血浆促胰岛素多肽（GIP）的水平也显著降低；同时，双歧杆菌还能够促使肠道前体细胞向分泌细胞分化，使得血浆中的胰高血糖素样肽1（GLP-1）和胰高血糖素样肽2（GLP-2）水平明显升高。Cani等研究发现，高脂饮食饲喂4周后，小鼠表现出了肥胖表型，伴随肠道中双歧杆菌、真杆菌数量减少和脂多糖升高2～3倍，LPS水平增高，但明显低于感染性休克的内毒素水平，故称为“代谢性内毒素”。相反，减轻慢性炎症反应，将有助于减少肥胖发生。Lefebvre等研究发现，胆汁酸作为一种信号分子参与多种代谢途径，肠道细菌是胆汁酸代谢的重要调控器，调节着胆汁酸的合成和次级胆汁酸的生成。胆汁酸通过与细胞表面的胆汁酸受体和蛋白耦联受体结合激活信号传导。胆汁酸受体的激活改善糖尿病小鼠的高血脂和高血糖，哺乳动物肠道双歧杆菌和乳酸杆菌能利用游离亚油酸活性异构体合成共轭亚油酸，后者有抗糖尿病、抗动脉粥样硬化、免疫调节和对抗肥胖作用。提示了肠道细菌通过调节脂肪酸的合成，影响宿主代谢和炎性反应的新途径。Brugman等观察到，应用磺胺甲 唑能够减少糖尿病易感大鼠肠道内的拟杆菌数量，同时降低大鼠1型糖尿病的发病率。Membrez等以氨苄青霉素和诺氟沙星干预ob/ob和高脂饮食小鼠2周后，小鼠的内毒素血症、内脏脂肪细胞的氧化应激程度、胰岛素抵抗程度以及糖耐量均有明显改善。已有的许多研究证明，肠道微生物可以促进亚油酸吸收、促进胆固醇向类固醇转变以及促使胆汁酸脱饱和等作用，对于肠道在脂类消化和吸收中具有重要的干预效应。动物实验还发现，益生元，如葡聚糖、果聚糖等，能够抵消肥胖动物增加的LPS水平。说明肠道菌群与肥胖低度炎性状态之间确实存在着相互影响。

肥胖、代谢综合征和糖尿病的研究已经表明，饮食-微生物-免疫轴的作用会改变人的生物系统。对一群生活在美国的双胞胎进行研究表明，粪便微生物群中细菌系统发育成分及微生物基因的表型在瘦的和胖的双胞胎中是不同的。不同的研究中运用不同的引物去扩增细菌16S核糖体RNA基因用来对肠道微生物生态学进行非培养性分析，并研究不同人群不同饮食中瘦的和胖的个体中有不同细菌系统发育成分组成的微生物群。有证据表明，在无菌小鼠移植实验中微生物群和肥胖之间存在联系。将存在瘦素缺乏、饮食诱导肥胖个体的肠道菌落转移到无菌体上与同窝出生正常小鼠并给予健康的、低密度热量饮食的小鼠的肠道菌落相比，前者会显著加重肥胖。进一步研究表明肠道微生物群落调节在脂肪细胞中影响脂肪酸氧化和脂肪沉积的基因的表达。例如，分泌性脂蛋白脂肪酶（LPL）抑制剂的产物血管生成素样蛋白4（ANGPYL4；也是作为一种快速诱导的脂肪因子）受微生物群的抑制：通过对无菌的和正常的以及Angptl4 ^­/­小鼠的对比性研究发现，对分泌性LPL抑制剂的肠道上皮表达的微生物群调节抑制会造成LPL活动和贮存在白色脂肪组织中的脂肪增加。当这种小鼠的肠道微生物群转移到正常无菌小鼠体内，与将正常无菌小鼠体内微生物群移植到这种小鼠中比较，前者食物摄取会增加，增加肥胖和高血糖症的发生。虽然该研究者推测验证信号可能会降低胰岛素信号而导致食欲过剩，但食品消耗增加的潜在机制还有待研究。肥胖小鼠通过巨噬细胞、CD8 ⁺T细胞和CD4 ⁺T细胞以及炎症性细胞因子和趋化因子如IL-6、IL-17、TNF-ɑ、CC趋化因子配体2（CCL2）和IFN-γ的表达与人类的脂肪组织的渗透相关。相比之下，脂肪组织在瘦弱小鼠中是Treg细胞预防炎症的区域。缺乏CC趋化因子受体2（CCr2）的小鼠与相对CCr2充足的小鼠比，由摄入高脂饮食而诱导的肥胖会使巨噬细胞对脂肪组织的渗透减少，并使糖耐量提高。聚集的炎症免疫细胞和它们相关的促炎产物促进代谢异常相关的肥胖的发生。在由饮食诱导肥胖的小鼠模型中提高阻塞TNF-α或扩大Treg细胞，使用抗CD3单克隆抗体去预防肥胖相关的胰岛素抵抗的发生。炎症提高由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）的抑制剂、蛋白激酶C或mTOR形成的胰岛素受体1的磷酸化作用使胰岛素抵抗发展。而由衔接蛋白MyD88产生的信号可促进1型糖尿病在无菌肥胖型糖尿病小鼠中的发展。这些发现表明特定的肠道微生物群结构能促进或防止炎症免疫反应，而造成代谢功能障碍。高脂饮食小鼠血清中脂多糖水平增加。此外，由遗传决定的肥胖小鼠缺乏瘦素及其受体会使肠道屏障功能降低。如之前所述，由微生物发酵产生的SCFAs会影响屏障功能。因此，评价肥胖者的屏障功能是否都会降低非常重要。高脂饮食改变了肠道微生物群的结构，可能将导致肠道屏障完整性破坏。增强微生物和（或）其抗原的易位可能会导致负载在肠外的微生物抗原增加，增强免疫刺激和胰岛素抵抗的发展。此外，营养物可直接激活免疫系统的炎症反应。有研究突出展现了微生物群和特异性SFB在自身免疫性关节炎和实验性自身免疫性脑脊髓炎中发展的能力，它们都与TH17的过度反应有关。不幸的是，微生物群成员和它们相近的与肠道免疫相关的成员，在正常个体或黏膜屏障功能障碍的个体中的空间关系至今尚未清楚。

肠道菌群通过免疫反应或低度的炎症反应导致肥胖还需要进一步深入研究。

益生菌是指能够促进肠内菌群生态平衡，对宿主健康有益的活的微生物制剂，是微生态制剂中最常用的一种。益生元是指不被宿主消化的食物成分，能选择性促进一种或几种肠道菌群生长或活性，从而增进宿主健康。

无菌动物研究显示，肠道微生物群对于营养素的正常消化有重要作用，微生物群的代谢活性促进从食物中摄取能量，帮助能量储存在脂肪组织中，为以后微生物的生长繁殖所用；而且肠道菌群为膳食纤维通过适当的碳水化合物活性酶分解成单糖和二糖提供了一个巨大的平台，而膳食纤维已被公认为一种对肥胖有较强预防作用的食物成分。这为用益生菌甚至益生元或合生元治疗肥胖提供了一种新的思路。有科学家认为今后将益生菌使用纳入肥胖管理中将是肥胖及相关疾病管理中不可或缺的重要内容。

在大鼠饲料中直接添加某些益生菌如双歧杆菌和乳酸杆菌能产生降低大鼠体重增长及血脂水平，减轻机体氧化应激程度的效果；而添加低聚果糖的饲料喂养后，大鼠体重增加速度和脂肪组织的形成都明显放缓。在食物诱导或基因改变导致的肥胖小鼠中使用膳食果聚糖发现，果聚糖可以作为细菌的能量基质，在肠道中促进双歧杆菌的发育，使双歧杆菌数量增加，双歧杆菌的数量与脂肪量（fat mass）、葡萄糖耐量和LPS水平呈负相关，而且还阻止几种与肥胖和炎症相关基因的过度表达，使空肠和结肠L细胞的数量增加，促进胰高血糖样肽—1（glucagon like peptide 1，GLPG-1）和GLP-2的产生和活性。实验动物研究显示，GLP-1参与了益生菌减少食欲、脂肪量和胰岛素抵抗的作用，GLP-2则可减少小肠肠壁渗透性和与肥胖相关的内毒素血症。果聚糖可以阻碍G蛋白耦合受体（Gproteincoupled receptors 43，GPR43）在脂肪组织中的过度表达，可使脂肪细胞形状发生改变。口服副干酪乳杆菌（ Lactobacillus paracasei）后并证实已在肠道定植的无菌小鼠表现出血管生成素相关蛋白4（the angiopoietin related protein 4，Angptl4）水平的增加，Angptl4是一种有效的脂蛋白脂肪酶抑制剂，可以减少用高脂饲料喂养的正常小鼠的脂肪量。就肥胖个体来说，不同乳酸杆菌的使用已经减少脂肪量和降低胰岛素抵抗和2型糖尿病的危险。一项Meta分析显示，来自芬兰、德国、西班牙和中国的5项研究都说明，与一种瘦的表型相关的双歧杆菌属有改善肥胖的作用。尽管如此，关于肥胖人群使用益生元和益生菌的多项设计较合理而严谨的研究并没有显示出使用益生菌和益生元后肠道菌群成分发生了改变。因此，到目前为止，还不能说明用益生菌和益生元治疗肥胖是有效的。但是，充分了解益生菌和益生元使体重下降的能力和机制，将可能为肥胖的治疗做出重要贡献。今后需要更多设计科学的，消除混杂影响因素的研究，通过宏基因组学和代谢组学的方法，彻底弄清肠道菌群和肥胖的关系，以及益生菌或益生元治疗肥胖或相关疾病的效果和机制。