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客户案例 | Nature和Cell双生花,贾伟平院士团队等再报道抗性淀粉通过重塑肠道菌群促进减肥

作者:麦特绘谱生物科技(上海)有限公司 暂无发布时间 (访问量:6889)

2023年9月,上海交通大学医学院附属第六人民医院内分泌代谢科、上海市糖尿病重点实验室的贾伟平院士和李华婷教授团队联合德国莱布尼茨汉斯诺尔研究所(Leibniz-HKI)Gianni Panagiotou教授、中国科学院大连化学物理研究所许国旺教授在Cell Metabolism(IF=29)期刊发表封面文章,报道了膳食补充抗性淀粉通过抑制肠道细菌Bacteroides stercoris而减少肠源性BCAA产生,改善肝脏脂质代谢,达到膳食治疗非酒精性脂肪肝的效果。(Cell Metab封面文章:贾伟平/李华婷团队揭示膳食抗性淀粉靶向肠道菌群治疗非酒精性脂肪性肝病

2024年2月,该团队继而报道了一项针对超重肥胖人群的抗性淀粉干预研究,相关文章发表在Nature Metabolism(IF=20.8)期刊。研究者开展了一项随机双盲、交叉设计干预研究,通过精准的临床指标评估抗性淀粉干预对肥胖的缓解作用,同时进行多组学研究全面分析肠道微生物和代谢物的改变,探索抗性淀粉改善肥胖的机制,并对其中发挥作用的关键菌种进行了因果验证。(麦特绘谱为提供胆汁酸谱和Q200宏代谢组检测服务)

研究设计

纳入37名受试者,随机分为两组,一组先接受8周的抗性淀粉(40g/天)干预,另一组先接受8周的等能量对照淀粉干预,经过4周的洗脱期后交换干预方式,再分别接受8周的对照淀粉与抗性淀粉干预。在整个试验期间,根据中国成人超重和肥胖预防控制指南和中国居民膳食指南为受试者定制平衡膳食(根据身高和体力活动量计算总能量摄入,平均1600~1700 kcal/天,50–60%来自碳水化合物, 25–30%来自脂肪和15–20%来自蛋白质),并在试验全程为受试者供应一日三餐,指导受试者填写饮食记录达到精准的营养控制。除了人体测量学和临床生化指标外,受试者们还接受了高胰岛素-正葡萄糖钳夹评估胰岛素敏感性、磁共振检查评估腹部脂肪含量。

图1. 随机对照、交叉设计临床试验研究

研究结果

1. 临床指标:8周的抗性淀粉结合平衡膳食干预后,超重肥胖受试者的体重平均减轻2.8kg,腹内脂肪显著减少,钳夹评估的胰岛素敏感性显著改善,而在对照淀粉干预期间未见这些效果。抗性淀粉干预后受试者的全身慢性炎症水平显著改善,粪便脂质含量增加,血管生成素样蛋白4(ANGPTL4)显著升高,成纤维细胞生长因子21(FGF21)水平显著降低。此外,未观察到脂肪泻、排便次数增加、呕吐等不良反应。

图2. 抗性淀粉减轻体重效果

2. 肠道菌群变化:研究人员对受试者进行了宏基因组学研究,发现抗性淀粉干预重塑了肠道微生物组成。其中,青春双歧杆菌Bifidobacterium adolescentis(B. adolescentis)的丰度在抗性淀粉干预后显著升高,其丰度改变与代谢指标改善密切相关,是抗性淀粉改善超重肥胖的关键菌。

图3. 抗性淀粉干预后肠道微生物与宿主表型变化之间的关联网络

3. 肠道菌群相关代谢物变化:对受试者进行了血清和粪便代谢组学研究,发现相较于对照淀粉干预,血清甘氨脱氧胆酸(GDCA)水平在抗性淀粉干预后显著升高,并与肥胖相关表型呈负相关,与胰岛素敏感性、ANGPTL4水平及B. adolescentis等4个菌株呈正相关关系;此外,粪便中异丁酸和戊酸的水平显著降低。

图4. 肠道菌群相关代谢物分析

4. 动物实验–粪菌移植:研究者分别将两种干预后的受试者粪便菌群移植给饮食诱导的肥胖小鼠,相对于接受对照淀粉干预粪菌移植的小鼠,接受抗性淀粉干预粪菌移植小鼠的体重与体脂肪量降低,糖耐量和全身炎症水平改善,提示抗性淀粉重塑的肠道菌群可对抗肥胖。

图5. 抗性淀粉诱导的肠道菌群结构具有减肥效果

5. 动物实验–单菌干预:除了菌群整体变化,为进一步验证关键菌B. adolescentis的丰度与肥胖改善的因果关系,研究者分别在SPF小鼠与无菌小鼠模型中进行了B. adolescentis单菌干预实验,发现抗性淀粉的减肥获益依赖于肠道微生物,该作用部分通过B. adolescentis介导。B. adolescentis可上调小肠ANGPTL4的产生,ANGPTL4能抑制小肠腔内脂肪酶活性,从而抑制食物中的脂质吸收;B. adolescentis还能恢复肥胖导致的肠道屏障受损,减轻循环炎症和LPS;以及抑制脂肪组织中TLR4/NF-κB的激活,提高靶组织对FGF21的敏感性,从而对抗肥胖和胰岛素抵抗。

图6. 抗性淀粉的减肥效果依赖于B. adolescentis的存在

小结

本研究首次通过随机双盲交叉临床试验,进一步在超重肥胖人群中证明抗性淀粉结合平衡膳食可能成为治疗肥胖的新策略,并揭示其作用通过重塑肠道菌群而实现,关键功能菌B. adolescentis在抗性淀粉干预后丰度增加,通过改善肠道屏障作用、降低炎症水平、降低食物中的脂质吸收等机制缓解肥胖。

图7. 研究图文摘要

本研究通过交叉设计,发现体重在洗脱期后有所恢复,而体重反弹是长期体重管理面临的最主要挑战之一,因此,长期的抗性淀粉摄入并结合平衡膳食的饮食习惯以维持肠道稳态对控制体重十分关键,将长期可持续的干预融入日常生活是肥胖问题的最优解。

参考文献

Li, H., Zhang, L., Li, J. et al. Resistant starch intake facilitates weight loss in humans by reshaping the gut microbiota. Nat Metab (2024).

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