在过去的三十年中，随着全球平均体质指数（BMI）以及肥胖和超重个体不断增多， 人们对与日益严重的肥胖症相关的健康风险关心已几乎全球化。然而，预防并治疗肥胖症及相关并发症很复杂，解决这项病症的成功方案十分有限。菌群在肥胖的研究中得到了重视。
流行病学的研究已经强调了包括饮食、能量消耗、幼儿期影响、睡眠剥夺、内分泌紊乱因子、慢性炎症和菌群组状态在内的潜在环境暴露因子，能够促进肥胖症的高风险。在这些暴露因子中，菌群在过去的十年中不断受到重视。
肠道微生物的变化可能会在肥胖症的发病机制中占有重要地位。尽管健康个体的肠道菌群成分高度不同，但那些患有总体性肥胖、胰岛素抗性和血脂异常的个体均具有菌群丰富度低的特点。
虽然有不一致的变化，肥胖个体的肠道菌群组成不同于精瘦个体。在肥胖症患者的拟杆菌门较少，而在其低卡路里饮食的减重过程中，拟杆菌门增加。
嗜酸乳杆菌和艰难梭菌与胰岛素抗性有关，嗜酸乳杆菌与空腹血糖和HbA1c水平正相关，而艰难梭菌与这些参数成负相关。这些数据暗示了特定菌门、菌纲或菌种或细菌代谢活动可能会对肥胖症的发病有益或有害。因此，肠道菌群被认为是肥胖发病机制的推动力。肠道菌群和肥胖症的因果关系证据主要来源于动物实验。尽管无菌小鼠食物摄入更多，它们对高脂饮食引起的肥胖具有抗性。有趣的是，对年轻小鼠使用亚治疗抗生素疗法增加了其肥胖和代谢相关的激素水平，这些变化改变了涉及碳水化合物代谢到短链脂肪酸的关键基因的拷贝，以及涉及调控脂质和胆固醇的肝代谢的关键基因拷贝。
另外，相比给无菌小鼠定植“瘦菌群”，定植“胖菌群”导致总体脂量显著增加。值得注意的是，接受肥胖供体来源的粪菌移植的无菌小鼠比接受精瘦供体来源的无菌小鼠增加更多的体重，这个结果进一步加速建立了肠道微生物在肥胖形成过程中起到的因果作用。肠道菌群促进代谢失调的原理仍未被完全了解。至今，关于该原理的先进理论包括细菌释放的分子信号化学物质与局部组织或远端器官相互作用。
菌群－肥胖－信号轴：肠道菌群通过独特的机制参与调控脂肪的形成。LPS促进伴随炎症和免疫细胞渗透的免疫反应。SCFAs也在脂肪细胞中通过激活它们的受体GPR43和GPR41参与胰岛素调控的脂肪堆积，这抑制了脂类分解并促进脂肪细胞的分化。
肠－肝轴：在面对细菌来源的病原菌时，微生物组失调会导致肠道渗透性增加，包括LPS和乙醇。在肝脏中，LPS通过刺激免疫细胞导致炎症。特定的代谢物，比如胆汁酸、SCFAs和TMAO，也同样在NAFLD的病理生理学起作用。
菌群－大脑－肠轴：肠道传入神经元和肠道荷尔蒙是涉及肠－脑交流和宿主代谢的重要信号分子。涉及这个过程的生物活性分子包括LPS、肠道多肽、SCFAs和乳酸。
肠道菌群的变化干扰微生物和肠道之间稳定的作用关系，并可能导致代谢紊乱。菌群和肠道细胞的局部接触决定了哪个信号被检测出并被传递，以及哪个反应被后续启动。另一种说法是，和肠道菌群相关的肥胖症患者会获取更高的能量。拟杆菌门类群的减少和厚壁菌门按比例的增加是肥胖微生物组的典型特点，揭示了其和含量更多的可促进复杂碳水化合物水解和发酵的酶之间的关系，这和从饮食中升高的能量获取水平相关。
菌群的影响不止局部组织，脂肪组织被认为是一个主要目标。肥胖症被认为是脂肪组织的大范围扩散，并且越来越多的证据显示，肠道菌群通过一个轴与脂肪组织相连导致代谢疾病。
另外，肠道微生物组的变化导致胆汁酸池发生变化，这影响了涉及调控胆汁酸的类法尼醇x受体核拮抗剂以及脂质和葡萄糖代谢，并能引起包括肥胖和胰岛素抗性在内的代谢紊乱。
影响菌群结构的：
01膳食种类
膳食摄入似乎是肠道菌群结构和功能的主要调节物质。结果显示，碳水化合物限制和富含纤维和蔬菜的饮食和健康益处相关，这有一部分和微生物变化相关。
02益生菌
益生元、益生菌和合生元的使用很早就已经被提出作为调整代谢失调的方法了，这些方法很大程度上取决于菌群组成的变化。多菌株的益生菌补给能够减少肝脏转氨酶、肿瘤坏死因子-α水平和胰岛素抗性。
另外，益生菌鼠李糖乳杆菌GG在预防肝性脂肪变性和损伤中有效，部分原因是其可调控肝部AMPK的激活；益生菌菌株动物双歧杆菌亚株乳双歧杆菌420补剂减少了来自肠杆菌属的革兰氏阴性菌的细菌易位，从而使得脂肪组织炎症正常化，减少脂肪的堆积。
03益生元
用益生元干预也能调控肠道菌群，并显著减轻体重、降低体脂含量和减少对高卡路里食物的渴望，并且能够改善胰岛素敏感性、轻度慢性炎症和脂质代谢。除了其对次级器官的作用，益生元补剂也能够改善肥胖症儿童的食欲控制。
考虑到肠道菌群在宿主代谢中的重要地位，对菌群调控的调查证明了其对肠道微生物成分和功能性的修复的潜能。因此，益生菌益生元的针对性补充剂是一个治疗肥胖和其它代谢疾病的潜在治疗目标，具有极大的健康价值。
