减肥刷脂=只能吃草？想要降低体重，只能和碳水主食说再见？
上交医学院贾伟平团队近日在Nature子刊上发表抗性淀粉研究新发现，合适的淀粉作为膳食补充物反而有助于减轻体重和改善胰岛素抵抗，刷新你对淀粉和体重间关系的新认知！
这篇IF 18.9的文章的研究思路也不算太复杂，将临床试验设计、动物模型研究与代谢组学和宏基因组学分析相结合，属于多糖方向分子机制研究设计比较值得学习的高分范例。大家如果有这方面的课题计划，想要冲刺一下高分期刊，不妨参考参考本文的思路。
文章信息
英文名称：Resistant starch intake facilitates weight loss in humans by reshaping the gut microbiota
中文名称：抗性淀粉的摄入通过重塑肠道微生物群促进人体减重
发表期刊：Nature metabolism
影响因子IF= 18.9
发表时间：2024-2-26
文章链接：
https://www.nature.com/articles/s42255-024-00988-y
肥胖症带来全球性的健康风险，有关肥胖预防和减肥策略的研究热度逐渐增加。而作为重要的生理病理调节器，肠道菌群饮食干预调节的减肥相关研究前景广阔。可发酵膳食纤维抗性淀粉（RS）已在动物研究中证明能够降低总体脂肪含量，且不会在人小肠中消化，而是进入结肠被肠道菌群发酵。目前，RS在人类肥胖治疗中的功能和对肠道菌群调节作用的相关信息仍有缺乏，因此本研究应用多组学方法和动物模型，对RS影响肠道菌群和宿主代谢的方式进行了系统的研究。
宏基因组、代谢组
参与者被分为两组，分别接受RS和对照淀粉（CS）干预8周后发现RS干预组的体重显著下降，脂肪量和腰围相较于CS组也有显著减少。此外RS干预也导致了参与者糖耐量的显著改善，餐后耐量试验（MTT）120分钟的胰岛素浓度显著低于CS干预后结果，对胰岛素敏感性得到显著改善，血清脂联素水平也显著增加。这些结果表明为期8周的RS干预改善了超重个体的糖耐量和胰岛素敏感性，促进体重减轻，这一机制可能与RS摄入导致的肿瘤坏死因子（TNF）α和白介素（IL）-1β水平显著降低有关。针对参与者排泄物脂质的检测结果则显示，RS干预可能通过降低人体内血管生成素样蛋白4（ANGPTL4）和清成纤维细胞生长因子21（FGF21）水平，减少饮食中脂质的吸收。
图1. 8周RS干预对超重个体肥胖的改善作用
为了解RS干预期间肠道菌群的动态，研究采用高通量宏基因组测序，发现RS和CS干预组样本间的肠道菌群变化模式有显著差异，RS影响了肠道菌群活动并对其组成进行了重构。在基线微生物没有差别的情况下，RS干预后双歧杆菌、长双歧杆菌和罗氏菌丰度显著增加，另有Alisipes putredinis等物种的丰度减少。进一步研究发现与BMI、脂肪量、腰围和血清等宿主显著改变参数指标有最频繁关联的物种为B. adolescentis，可能是RS干预关键物种，发挥缓解肥胖的作用。
图2. RS干预后肠道微生物组与宿主表型的关系
肠道菌群有益于宿主的代谢物改变具体机制是什么？通过对参与者血清的非靶向代谢组学结果分析，研究团队发现与肥胖相关的血清代谢物，如肉碱和甲硫氨酸，在RS干预后与CS干预相比有所降低。关键物种B. adolescentis的变化与血清肉碱、能量代谢和脂质代谢物的变化负相关，与黄嘌呤和尿酸等能量代谢相关物质变化正相关。肠道菌群和宿主间显著信号代谢物胆汁酸的定量分析显示，苷氧胆酸（GDCA）是RS和CS干预之间唯一有统计学差异的胆汁酸。
图3. 胆汁酸介导肠道微生物组和宿主表型之间的相互作用
对经抗生素处理小鼠的FMT实验结果显示，将RS或CS干预后的人类供体肠道菌群样本移植到小鼠体内后，接受RS菌群的小鼠体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，脂联素水平显著高于接受CS菌群移植小鼠，表明RS诱导的肠道菌群变化可以缓解肥胖，改善宿主的葡萄糖代谢。
图4. RS诱导肠道菌群缓解肥胖
进一步的研究表明，肠道菌群移植与系统性炎症的改善有关。接受RS诱导菌群移植小鼠循环中的MCP-1、IL-1β和IL-6水平显著低于接受CS微生物群的小鼠，而抗炎因子IL-10水平则有所增加。此外，RS干预肠道菌群的移植也使得小鼠的肠道通透性及肠系膜脂肪组织和循环中的LPS水平显著降低，表明菌群的改变可通过保持肠道屏障来阻止LPS渗透。
与接受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肠ANGPTL4表达显著更高，肠道腔道脂肪酶活性显著更低，回肠TG水平较低，粪便TG水平较高。这些结果表明，RS诱导的肠道微生物群的变化能够通过调节肠道ANGPTL4来减少脂质吸收。
图5. RS影响的肠道微生物群恢复肠道屏障并降低脂质吸收率
由于前面的研究表明RS增加的B. adolescentis与腹部肥胖的缓解强相关，本研究的作者进一步研究了肠道中的B. adolescentis与宿主肥胖之间的潜在因果关系。通过在小鼠饮水中添加B. adolescentis并设置对照组，研究人员发现添加活B. adolescentis的饮水显著减轻了传统饮食喂养小鼠的体重增加和肥胖程度。
在无菌小鼠模型上进行的RS和CS喂食干预结果显示，RS处理小鼠的体重和葡萄糖耐受性等方面与CS处理小鼠无显著差异。而B. adolescentis的无菌小鼠喂食RS后肠道通透性降低，去内脏体重和脂肪量减少，葡萄糖耐受性和胰岛素耐受性改善。这些结果表明肠道菌群在RS作用中是必需的。而RS至少部分地通过B. adolescentis发挥作用。
图6. B. adolescentis 预防饮食引起的肥胖并影响影响肠道和循环中的ANGPTL4
本研究探讨了抗性淀粉（RS）作为膳食补充剂对人类超重和肥胖者体重减轻及代谢改善的影响，并深入研究了其通过调节肠道菌群实现的潜在机制。研究发现，为期8周的RS干预显著减轻了参与者的体重、脂肪量和腰围，并改善了胰岛素抵抗。
进一步机制研究显示，RS诱导的肠道菌群变化改变了胆汁酸谱，通过恢复肠道屏障和抑制脂质吸收来减少炎症。实验还通过动物模型验证了B. adolescentis在抵抗饮食诱导肥胖中的保护作用。这些发现表明，RS能够通过B. adolescentis至少部分地促进体重减轻，并强调了肠道菌群在RS作用中的关键作用。
综上所述，本研究为RS作为一种潜在的抗肥胖策略提供了科学依据，并揭示了RS通过调节肠道菌群促进健康代谢的复杂机制。这些发现对于开发新的肥胖预防和体重管理策略具有重要意义。
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审核：三黍生物企宣部
