Nature: 菌群导向性膳食纤维摄入,或助你「躺着」减重

相信大家都有这样的经验——当我们在谈及体重控制、健康管理这类话题时,常常会意识到人类是多么口是心非:我们假装在讨论的是「如何减重」,但其实我们隐秘的欲望是「如何(躺着吃着)减重」

 
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与此同时,习惯了现代城市生活的我们,把高糖高脂的食物,比如汉堡、炸鸡、蛋糕、冰淇淋都贴上「垃圾食品」的标签,但这无法改变我们对这些食物刻入基因的渴望,因为身体的每一个细胞都记得,在很长的一段时间里,这样的食物代表的其实是——「更大的生存机会」。

 

既然如此,不如让我们这些虚伪的人类来面对现实:有没有可能在兼顾口腹之欲的同时,管理好体重呢?

 

最近,在肠道微生物研究领域相当有影响力的Jeffery I. Gordon教授的实验室发表了一篇重要的

Nature paper,给这个假设带来一线曙光。

 
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这项研究六月底刚刚见刊,研究思路依旧从Gordon教授实验室最擅长的小鼠实验入手,但难能可贵的是,之后他们在人类志愿者身上的做了两组验证,证明了同样的结果也适用于人类。

 

首先,他们将9位肥胖志愿者的肠道微生物,分别移植到无菌小鼠(6-10只小鼠对应一位肥胖志愿者)的肠道中,之后连续给小鼠饲喂低纤高脂食物,但定期依次补充豌豆纤维、橙子纤维和大麦麸皮三种膳食纤维(图1-a)。每种膳食纤维补充期满后,都会安排一个洗脱期,洗脱之后再换另一种膳食纤维补充剂,以便研究者能区分三种不同膳食纤维的效果。

 
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图1-a

 

这一阶段的研究结果令人鼓舞,肠道微生物组数据分析结果显示,任何一种纤维补充剂都会引起肠道微生物组的纤维特异性应答,包括特定代谢通路、特定碳水化合物活性酶(Carbohydrate-Active Enzymes, CAZymes)以及特定菌的相对丰度变化,而其中又尤以拟杆菌属丰度增加最为显著。以往的研究也都显示,该属部分细菌,如多形拟杆菌(B.thetaiotaomicron)、卵形拟杆菌(B. ovatus)、解木糖拟杆菌(B. xylanisolvens)等——对膳食纤维的摄入会产生应答,并在肥胖人群肠道中相对丰度会下降。

 

那么问题来了,小鼠如此,人呢?于是下一步的人群实验分为递进的两阶段:

 

第一阶段:12 名超重/肥胖志愿者食用低纤高脂食物 10 天后(对,胡吃海塞10天!),研究者在他们的低纤高脂饮食中添加了含有豌豆纤维的零食,为期21天,之后再改回纯低纤高脂饮食14天。结果,人类补充豌豆纤维时期的肠道微生物组反应,与在小鼠中观察到的非常类似

 
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下一个问题又来了,单一种类的膳食纤维已经有效,多种类的复合膳食纤维会不会更有效?让我们继续抽丝剥茧。

 

第二阶段:14 名超重/肥胖志愿者(其中9人参加过第一阶段)同样先胡吃海塞了10天,之后14天加餐含有豌豆纤维+菊粉的零食(2-fibre snack),然后经过一个10天的洗脱期后,再一轮14天加一餐更种类丰富的复合膳食纤维,这次是包括豌豆纤维+橙子纤维+大麦麸皮+菊粉的四种纤维成分零食(4-fibre snack)。

 
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这层层递进的实验设计,也带来了层层递进的惊喜。除了验证人肠道微生物组对这些膳食纤维的反应与小鼠类似,研究人员更发现:与单纤维或两纤维零食相比,四种复合膳食纤维零食对人肠道微生物组的基因有更广泛的影响。这意味着,一个人吃的纤维类型越多,参与纤维代谢的微生物组基因种类和数量的增加也越多

 
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图:不同的纤维或组合的CAZymes变化结果[1]

 

此外,两阶段的人类志愿者实验里,研究人员还采集了志愿者多个时间点的血液样本,而后通过广谱蛋白组技术SOMAscan,每阶段得到超过1000+种血液蛋白的定量数据,把之与肠道微生物组数据进行关联分析后,研究人员发现碳水化合物活性酶的组成变化,以及mcSEED代谢通路的组成变化,与血液中特定的代谢及免疫相关的蛋白水平密切最为相关,而这直接提示了志愿者的生理健康状态因微生物组的扰动发生了变化。

 

读到这里,不知道大家有没有被这项研究富有层次感的逻辑之美所打动。总结一下,通过由小鼠到人的逐层递进的实验设计,我们了解到:

 

●哪怕日常低纤高脂/胡吃海塞,只要记得补充膳食纤维,小鼠和人一样,肠道微生物组会更丰富

 

●只补充一种膳食纤维就会有效,但如果补充多种膳食纤维,则更有效

 

●用碳水化合物活性酶的结构谱能把肠道微生物组的变化,与血液中代谢和免疫相关的蛋白含量建立关联

 

●这项研究的结果,论证了通过饮食靶向性干预人肠道微生物组,乃至进一步影响代谢和免疫应答的可能性

 
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人类在漫长的进化过程中,一边在努力的理解自己这个物种,一边又在与环境的缓慢互动中改变。

 

科研,可以帮助人类理解自己,并在此基础上,向着「(躺着吃着)减重」前进一步!

 

参考文献

1. Omar Delannoy-Bruno.et al.Evaluating microbiome-directed fibre snacks in gnotobiotic mice and humans.

本文转载自公众号:BGE组学平台

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