2021年9月23日，國際權威營養學期刊《臨床營養》（Clinical Nutrition）在線發表了中國科學院上海營養與健康研究所李亦學研究組、林旭研究組與分子細胞科學卓越創新中心曾嶸研究組合作的最新研究成果“Effects of gut microbiota and fatty acid metabolism on dyslipidemia following weight-loss diets in women: Results from a randomized controlled trial”。該研究揭示了與膳食模式相關的腸道菌群結構和功能改變在血脂改善中的重要作用。
近年來腸道菌群作為人體的“超級器官”已成為了代謝性疾病方面的研究熱點。現有的人群和動物模型研究發現，腸道菌群可能在肥胖及相關代謝性疾病的發生和改善過程中起到重要的作用。膳食是影響腸道菌群結構和組成的重要因素之一，而腸道菌群又能影響營養物質的消化、吸收和代謝，兩者的關系極為復雜。目前仍缺乏在人群，尤其是中國人群中，探討膳食模式干預是如何通過影響腸道菌群的結構和功能，進而改善脂代謝相關指標的研究。
林旭研究組前期在對超重或肥胖女性開展的為期12周的全餐干預研究中，發現低碳水化合物膳食（LC組，40-50%E脂肪，<40%E碳水化合物）與限制能量的傳統高碳水化合物膳食（CR組，55%E碳水化合物，限制35%能量）在減少體重和體脂含量方面具有相似的作用，但僅LC膳食能顯著地改善高密度脂蛋白膽固醇（HDL-C）水平以及總膽固醇/HDL-C和甘油三酯（TG）/HDL-C比例。在此基礎上，李亦學研究組、林旭研究組和曾嶸研究組合作，進一步對48名超重或肥胖女性的基線和12周干預后的腸道宏基因組、血液紅細胞膜脂肪酸及血漿酰基肉堿進行了檢測。馬一瑋博士、孫怡迪博士和孫亮副研究員經過系統性的分析，首次發現不同減重膳食干預導致兩組志愿者的腸道菌群結構和功能、宿主血液脂肪酸和酰基肉堿水平的差異性變化。在12周的干預后，LC組的擬桿菌門/厚壁菌門比例顯著增高(P = 0.015)，而CR組僅存在增高趨勢（圖1b）。在菌群功能的變化方面，與CR組相比，LC組的支鏈氨基酸合成通路被抑制，而絲氨酸合成通路上調。在紅細胞膜脂肪酸水平方面，與CR組相比，LC組的兩種脂肪酸體內合成途徑上的脂肪酸（14:0和16:1n-7）水平顯著下降，EPA（20:5n-3）水平顯著上升。盡管干預后兩組的血漿酰基肉堿水平均普遍上升，LC組的短鏈酰基肉堿水平有更多的提升。經過逐步回歸分析，發現一系列菌群共豐度基因簇（CAG）、脂肪酸和酰基肉堿的變化均與血脂改善顯著相關。值得注意的是，與脂肪酸和酰基肉堿的變化相比，菌群CAG變化對升高HDL-C水平（81.6%）和降低TG水平（89.3%）均有更大的貢獻度（圖2）。因此，本研究提示，在超重或肥胖的中國女性中，膳食模式干預導致的菌群結構的改變比宿主脂肪酸相關代謝的改變對于血脂改善的貢獻度更大。總之，本研究為揭示膳食模式干預引起的腸道菌群和人體代謝物改變，及其與代謝標記物變化之間的聯系提供了新的證據，為解讀膳食-菌群-宿主間的復雜交互作用提供了有價值的參考。
中國科學院上海營養與健康研究所李亦學研究員、林旭研究員與分子細胞科學卓越創新中心曾嶸研究員為該論文的共同通訊作者，馬一瑋博士、孫怡迪博士和孫亮副研究員為該論文共同第一作者。該課題得到了中國科學院、科技部、國家自然科學基金委、上海市科委等項目的資助。
文章鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0261561421004386
圖1. 兩種膳食干預前后的菌群結構變化
圖2. 基線臨床指標、CAGs、脂肪酸和酰基肉堿變化及其聯合模型對血脂改善的貢獻度
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