《自然》:節食的時候腸菌竟會幫忙!科技

2020-04-20

來源:奇點網

在20多年的人生中,奇點糕總在問自己:人為什么會長肉?

其實總結起來就是兩點:吃得多,動得少。

不過也有人比較特殊,他們吃掉的東西沒有按照正常比例被吸收,很多營養成分流失了。那么這是誰的鍋呢?是腸道微生物。

這個答案好像并不令人感到驚訝?但實際上,科學家們一直都沒有直接證據證明這一點。

在最近的《自然》雜志上[1],來自美國國立糖尿病、消化及腎臟疾病研究院(NIDDK)和加州大學舊金山分校的研究人員進行了一項人體試驗。他們發現,節食或服用抗生素都會對腸道微生物造成干擾,導致糞便中流失的營養成分增加,這表明,在人類中,腸道微生物會影響營養的吸收。

 圖片來源:pixabay.com

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眾所周知,我們吃的食物會在腸道中被消化,轉化為能量,進入人體循環,但通常利用度無法達到100%,一些能量會流失,隨著糞便一起排出體外。對于不同的人來說,能量流失也有不小的波動,在2%-9%之間[2,3]。也就是說,流失少的人,幾乎是完全吸收了攝入的能量,而損耗多的人,則有將近1/10都“浪費”了。

導致了這種差異的是誰?在過去的十年中,動物模型上的研究大都把矛頭指向了腸道微生物,但是人體研究還很少。

于是研究人員招募了27名不吸煙的健康志愿者,包括17名男性和10名女性,年齡為35.1±7.3歲。

他們進入臨床研究中心,進行31天的試驗,在非飲食干預階段,都采用體重維持飲食方案(WMD,20%能量來自蛋白質,30%來自脂肪,50%來自碳水化合物),一個月后,體重上下浮動不超過1%。一共有25人完成了這部分試驗。

圖片來源:pexel.com

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在試驗的第一個干預階段,25人被隨機分為兩組進行交叉試驗。兩組志愿者分別被分配到過量進食組(OF,WMD總能量的150%)和進食不足組(UF,WMD總能量的50%),進行3天的試驗,然后經歷3天的洗脫期(恢復WMD),兩組再交換進行試驗。

試驗的第二個干預階段,志愿者依然被隨機分組,口服萬古霉素或安慰劑。兩組志愿者在性別、年齡、體重、BMI、體脂百分比和葡萄糖穩態方面沒有顯著差異,也都沒有出現不良反應。

在第一階段的試驗后,研究人員發現,熱量攝入的差異導致營養吸收也出現了顯著差異。雖然從絕對數值上看,OF組的能量流失比UF組要高(257.4±91.2 kcal/d vs。 123.5±32.4 kcal/d),畢竟攝入的多,流失的自然也多,但是按照流失的百分比算的話,UF組就要高于OF組(8.9±3.7% vs。 5.8±1.9%)了!另外,UF組從食物攝入到成為糞便排出體外花費的時間也更短。

在第二階段的試驗中,萬古霉素和安慰劑組志愿者采用同樣的飲食方案,攝入的能量也是一樣的,但萬古霉素組在絕對能量流失和能量流失百分比上都要顯著高于安慰劑組(260.1±66.5 kcal/d vs。 176.8±79.5 kcal/d;8.4±1.9% vs。 5.8±2.2%)。

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這兩個階段的試驗表明,節食和抗生素會導致更大比例的攝入能量的流失。而根據過去的研究我們知道,飲食的改變和抗生素的使用都會對腸道菌群造成擾動,在這項試驗中,通過16S rRNA測序,研究人員也觀察到了,和試驗開始前相比,志愿者們的腸道菌群結構確實發生了變化。

總的來看,節食對腸道菌群的擾動程度要低于萬古霉素。節食沒有改變微生物的多樣性,但是改變了一些微生物的豐度,而萬古霉素不僅降低了微生物多樣性,還從門這一分類層面上就改變了微生物的豐度。

 安慰劑組和萬古霉素組腸道微生物組成對比

安慰劑組和萬古霉素組腸道微生物組成對比

在這兩個因素對腸道菌群造成的干擾中,研究人員找到了一個共同點:它們都使Akk菌(<em>Akkermansia muciniphila</em>)的豐度增加了。Akk菌大家都不陌生,就是那個有減肥、抗2型糖尿病等一系列好處的腸道微生物,說到這個,奇點糕忽然覺得,Akk菌能在不影響食物攝入量的前提下達到減肥的效果,說不定也和它影響能量吸收有關系?當然這個猜測還需要更多的研究去證實。

為了把腸道微生物擾動和營養吸收之間的關系錘得更實,研究人員又進行了分子層面的研究。他們對志愿者的微生物基因組進行了功能上的分析,發現和前面提到的試驗結果相似,飲食干擾組對代謝通路相關基因的影響有一些,但并不是很大,而萬古霉素的影響則非常強烈,有760個基因受到影響。

受到影響的代謝通路主要指向了與糖發酵產生短鏈脂肪酸——丁酸有關的幾個通路,這表明服用萬古霉素可能會影響細菌代謝,減少丁酸鹽的產生。

志愿者血漿代謝組的檢測證明了這一點,在節食和服用萬古霉素的志愿者中,丁酸鹽的水平確實降低了。丁酸鹽是腸道微生物代謝的終產物,血漿丁酸鹽的水平也是腸道微生物對攝入營養物質的利用能力的一個標志物[4]。

總的來說,這項研究證明,減少食物攝入和服用抗生素都會導致攝入能量的流失增加,血漿中丁酸鹽減少,而這些變化是通過改變腸道菌群組成產生的。未來,研究人員還希望能在更大規模的人群中驗證這一發現。

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