減肥刷脂=只能吃草？想要降低體重，只能和碳水主食說再見？
上交醫學院賈偉平團隊近日在Nature子刊上發表抗性淀粉研究新發現，合適的淀粉作為膳食補充物反而有助于減輕體重和改善胰島素抵抗，刷新你對淀粉和體重間關系的新認知！
這篇IF 18.9的文章的研究思路也不算太復雜，將臨床試驗設計、動物模型研究與代謝組學和宏基因組學分析相結合，屬于多糖方向分子機制研究設計比較值得學習的高分范例。大家如果有這方面的課題計劃，想要沖刺一下高分期刊，不妨參考參考本文的思路。
文章信息
英文名稱：Resistant starch intake facilitates weight loss in humans by reshaping the gut microbiota
中文名稱：抗性淀粉的攝入通過重塑腸道微生物群促進人體減重
發表期刊：Nature metabolism
影響因子IF= 18.9
發表時間：2024-2-26
文章鏈接：
https://www.nature.com/articles/s42255-024-00988-y
肥胖癥帶來全球性的健康風險，有關肥胖預防和減肥策略的研究熱度逐漸增加。而作為重要的生理病理調節器，腸道菌群飲食干預調節的減肥相關研究前景廣闊。可發酵膳食纖維抗性淀粉（RS）已在動物研究中證明能夠降低總體脂肪含量，且不會在人小腸中消化，而是進入結腸被腸道菌群發酵。目前，RS在人類肥胖治療中的功能和對腸道菌群調節作用的相關信息仍有缺乏，因此本研究應用多組學方法和動物模型，對RS影響腸道菌群和宿主代謝的方式進行了系統的研究。
宏基因組、代謝組
參與者被分為兩組，分別接受RS和對照淀粉（CS）干預8周后發現RS干預組的體重顯著下降，脂肪量和腰圍相較于CS組也有顯著減少。此外RS干預也導致了參與者糖耐量的顯著改善，餐后耐量試驗（MTT）120分鐘的胰島素濃度顯著低于CS干預后結果，對胰島素敏感性得到顯著改善，血清脂聯素水平也顯著增加。這些結果表明為期8周的RS干預改善了超重個體的糖耐量和胰島素敏感性，促進體重減輕，這一機制可能與RS攝入導致的腫瘤壞死因子（TNF）α和白介素（IL）-1β水平顯著降低有關。針對參與者排泄物脂質的檢測結果則顯示，RS干預可能通過降低人體內血管生成素樣蛋白4（ANGPTL4）和清成纖維細胞生長因子21（FGF21）水平，減少飲食中脂質的吸收。
圖1. 8周RS干預對超重個體肥胖的改善作用
為了解RS干預期間腸道菌群的動態，研究采用高通量宏基因組測序，發現RS和CS干預組樣本間的腸道菌群變化模式有顯著差異，RS影響了腸道菌群活動并對其組成進行了重構。在基線微生物沒有差別的情況下，RS干預后雙歧桿菌、長雙歧桿菌和羅氏菌豐度顯著增加，另有Alisipes putredinis等物種的豐度減少。進一步研究發現與BMI、脂肪量、腰圍和血清等宿主顯著改變參數指標有最頻繁關聯的物種為B. adolescentis，可能是RS干預關鍵物種，發揮緩解肥胖的作用。
圖2. RS干預后腸道微生物組與宿主表型的關系
腸道菌群有益于宿主的代謝物改變具體機制是什么？通過對參與者血清的非靶向代謝組學結果分析，研究團隊發現與肥胖相關的血清代謝物，如肉堿和甲硫氨酸，在RS干預后與CS干預相比有所降低。關鍵物種B. adolescentis的變化與血清肉堿、能量代謝和脂質代謝物的變化負相關，與黃嘌呤和尿酸等能量代謝相關物質變化正相關。腸道菌群和宿主間顯著信號代謝物膽汁酸的定量分析顯示，苷氧膽酸（GDCA）是RS和CS干預之間唯一有統計學差異的膽汁酸。
圖3. 膽汁酸介導腸道微生物組和宿主表型之間的相互作用
對經抗生素處理小鼠的FMT實驗結果顯示，將RS或CS干預后的人類供體腸道菌群樣本移植到小鼠體內后，接受RS菌群的小鼠體重和脂肪量低于接受CS菌群移植的小鼠，葡萄糖耐受性得到改善，脂聯素水平顯著高于接受CS菌群移植小鼠，表明RS誘導的腸道菌群變化可以緩解肥胖，改善宿主的葡萄糖代謝。
圖4. RS誘導腸道菌群緩解肥胖
進一步的研究表明，腸道菌群移植與系統性炎癥的改善有關。接受RS誘導菌群移植小鼠循環中的MCP-1、IL-1β和IL-6水平顯著低于接受CS微生物群的小鼠，而抗炎因子IL-10水平則有所增加。此外，RS干預腸道菌群的移植也使得小鼠的腸道通透性及腸系膜脂肪組織和循環中的LPS水平顯著降低，表明菌群的改變可通過保持腸道屏障來阻止LPS滲透。
與接受CS微生物群移植的小鼠相比，接受RS微生物群移植的小鼠回腸ANGPTL4表達顯著更高，腸道腔道脂肪酶活性顯著更低，回腸TG水平較低，糞便TG水平較高。這些結果表明，RS誘導的腸道微生物群的變化能夠通過調節腸道ANGPTL4來減少脂質吸收。
圖5. RS影響的腸道微生物群恢復腸道屏障并降低脂質吸收率
由于前面的研究表明RS增加的B. adolescentis與腹部肥胖的緩解強相關，本研究的作者進一步研究了腸道中的B. adolescentis與宿主肥胖之間的潛在因果關系。通過在小鼠飲水中添加B. adolescentis并設置對照組，研究人員發現添加活B. adolescentis的飲水顯著減輕了傳統飲食喂養小鼠的體重增加和肥胖程度。
在無菌小鼠模型上進行的RS和CS喂食干預結果顯示，RS處理小鼠的體重和葡萄糖耐受性等方面與CS處理小鼠無顯著差異。而B. adolescentis的無菌小鼠喂食RS后腸道通透性降低，去內臟體重和脂肪量減少，葡萄糖耐受性和胰島素耐受性改善。這些結果表明腸道菌群在RS作用中是必需的。而RS至少部分地通過B. adolescentis發揮作用。
圖6. B. adolescentis 預防飲食引起的肥胖并影響影響腸道和循環中的ANGPTL4
本研究探討了抗性淀粉（RS）作為膳食補充劑對人類超重和肥胖者體重減輕及代謝改善的影響，并深入研究了其通過調節腸道菌群實現的潛在機制。研究發現，為期8周的RS干預顯著減輕了參與者的體重、脂肪量和腰圍，并改善了胰島素抵抗。
進一步機制研究顯示，RS誘導的腸道菌群變化改變了膽汁酸譜，通過恢復腸道屏障和抑制脂質吸收來減少炎癥。實驗還通過動物模型驗證了B. adolescentis在抵抗飲食誘導肥胖中的保護作用。這些發現表明，RS能夠通過B. adolescentis至少部分地促進體重減輕，并強調了腸道菌群在RS作用中的關鍵作用。
綜上所述，本研究為RS作為一種潛在的抗肥胖策略提供了科學依據，并揭示了RS通過調節腸道菌群促進健康代謝的復雜機制。這些發現對于開發新的肥胖預防和體重管理策略具有重要意義。
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審核：三黍生物企宣部
