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国家认可委 CNAS L23010 认可项目：微生物宏基因组 | 16S rRNA扩增子
二级病原微生物安全实验室
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谷禾健康
Akkermansia muciniphila（AKK菌）因其独特的黏蛋白降解能力和与宿主健康的复杂关系，目前已成为微生物学和医学研究的前沿热点。谷禾此前已对该菌进行过系统性介绍。
肠道重要菌属——Akkermansia Muciniphila，它如何保护肠道健康
本文将继续深入探讨AKK菌的研究前沿。
2004年，当这株微小的厌氧菌首次从人类粪便中被分离出来时，没人预料到它会凭借独特的黏蛋白降解能力（当然目前又陆续发现了几个黏蛋白降解菌），在此后近二十年间掀起一波又一波的研究热潮。
更引人关注的是AKK菌呈现出耐人寻味的双面性：它既是下一代益生菌的希望之星，与代谢健康、长寿紧密相连；又在某些特定情境下显现出促进疾病的潜在风险。这种复杂的功能属性，正是当前科研亟待厘清的关键议题。
三篇发表于顶级期刊的AKK菌研究为该领域带来了重要突破：
这三篇文献从不同维度构建了迄今为止最为全面和深入的AKK菌研究图景，涵盖了其基本生物学特性、复杂的基因组结构与菌株多样性、与宿主免疫系统的精密互作机制，以及在不同疾病模型中呈现的矛盾表型，系统解析了这些现象背后的科学逻辑。
因此，本文谷禾整合了这三篇文献的核心观点，以科研从业者的视角带领大家深入解构AKK菌的研究进展。我们希望与各位共同探讨一个关键问题：如何理性认知并合理应用AKK菌这个双面细菌，从而真正实现精准调控肠道健康的目标。
嗜黏蛋白阿克曼氏菌（Akkermansia muciniphila），简称为AKK菌，属于疣微菌门。这个名字是为了纪念荷兰微生物生态学家Antoon Akkermans博士，而“muciniphila”则源自拉丁语，意为偏爱黏蛋白。
注：Antoon Akkermans：荷兰瓦赫宁根大学（Wageningen University）微生物生态学家，对土壤和肠道微生物研究有重要贡献。
AKK菌的发现和命名具有里程碑意义
2004年，仅使用黏蛋白（mucin）作为唯一的碳源和氮源进行富集培养了该菌。AKK菌具备独特的酶系统，能够降解并利用黏蛋白作为其生存和生长的主要能量来源，这种自给自足的能力使其在竞争激烈的肠道环境中占据了稳定的一席之地。
其模式菌株为Akkermansia muciniphila MucT（亦写作Muc5），拥有多个菌株编号，如ATCC BAA-835、DSM 22959等，是目前研究中应用最广泛的菌株。
生态位
AKK菌在人体肠道中占据着一个非凡的生态位——肠道黏液层。这一层由宿主杯状细胞分泌的黏蛋白糖蛋白构成，是隔开肠道上皮细胞与肠腔内大量微生物的第一道物理和化学屏障。
从分布来看，AKK菌不仅存在于人类肠道，也广泛栖息于包括小鼠、牛、猪、兔等多种脊椎动物的胃肠道。
形态与基本特性
在显微镜下，AKK菌呈现为一种椭圆形、不运动、不产芽孢的革兰氏阴性严格厌氧菌。
AKK菌并非绝对厌氧
研究发现，在只有微量氧气的环境中，它不仅能存活，甚至可能生长得更好。这主要得益于其基因组编码的细胞色素 bd 氧化酶复合物等耐氧机制。
也正因为具备这种有限耐氧能力，AKK菌才能适应并定植于结肠黏液层——这里处在厌氧的肠腔与相对更富氧的上皮细胞之间，存在明显的氧梯度。
结构特征，驱动互作
AKK菌约2.66Mb的基因组，是其特殊生活方式的说明书。其中最引人注目的，就是黏蛋白利用基因簇（Mucin Utilization Loci, MULs）。
黏蛋白转运系统：把食物带回家再吃的策略
Grant等人的研究指出，这些基因编码了一套精密的黏蛋白转运系统，能将黏蛋白大分子吞入菌体内部一个叫黏蛋白体的特殊结构中进行降解。这种偏自私的代谢策略，有点像把食物带回家再吃，从而最大限度地减少了与肠道中其他微生物的营养竞争，进而巩固自身的生存优势。
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此外，它的细胞表面也布满了武器。电镜观察到的菌毛样结构，特别是重要的外膜蛋白Amuc_1100，不仅参与黏附，更是与宿主免疫系统直接对话的关键分子。
其细胞壁的肽聚糖层含有非乙酰化的葡糖胺残基，这在革兰氏阴性菌中相当罕见，使其能被宿主的NOD1和NOD2受体识别，从而触发免疫应答。这些独特的结构，都为它与宿主之间复杂的相互作用埋下了伏笔。
生态分布：影响因素和趋势
AKK菌在人群中的分布呈现出鲜明的特征
根据人类肠道微生物组图谱对来自20个国家3268名健康人的数据分析，AKK菌在约40.3%的健康供体中被检测到，平均相对丰度为1.24%。这个数字看似不高，但其分布的倾向性却极具信息量。
AKK菌的分布图谱
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Grant et al., Nature Microbiology
a) 在健康人群中，其丰度和患病率存在地理和性别差异。
b) 在不同疾病状态下，其丰度呈现显著变化，例如在IBD中减少，而在帕金森病中富集。
c) 其相对丰度随生命周期动态变化，在百岁老人中再次出现高峰。
d) 进化树揭示了AKK菌属内部复杂的系统发育关系。
从图1中我们可以清晰地看到：
-地域与生活方式
工业化人群中的丰度更高，这暗示着饮食或生活方式可能是其丰度的重要调节因素。
-年龄
AKK菌在婴儿期迅速定植，成年后逐渐下降，但在百岁老人中却意外地再次富集，被认为是健康长寿的潜在标志物。Luo等人的文章也系统总结了这一现象，指出AKK菌在人类中的年龄依赖性定植模式与在小鼠中的模式恰好相反，这提醒我们在选择动物模型时需格外谨慎。
-疾病状态
这是最能体现其双面性的一点。在炎症性肠病（IBD）患者中，AKK菌丰度显著降低（UC患者中为9.9%，克罗恩病患者中为14.3%）；然而，在帕金森病（90.3%）、某些癌症（如黑色素瘤，65.9%）和动脉粥样硬化（83.3%）患者中，其丰度却异常增高。这种看似矛盾的分布模式，强烈暗示AKK菌的角色并非简单的好或坏，而是深度依赖于宿主的病理生理背景。
Tips：看到这些分布数据，首先想到的不是简单的因果关系，而是一个复杂的生态反馈回路。例如，在IBD中，AKK菌的减少可能是肠道炎症环境恶化、黏液层破坏的结果，而非原因。反之，在帕金森病中，其增多也可能是一种代偿性反应，或是神经退行性疾病引发的肠道环境改变所致。将AKK菌丰度作为疾病的生物标志物时，我们必须高度审慎，通过系统证据加以判别：该因素究竟是事件升级的关键驱动（促进因素），是对事态的响应性干预（缓解因素），还是与结果无显著因果关联的伴随出现（旁观变量）。
所以构建真实世界的特定疾病样本人群数据才能更有助于解析复杂的肠道微生态，类似的菌还有如活泼瘤胃球菌和普雷沃氏菌等相互矛盾的研究。
三篇文献都不约而同地强调了菌株水平多样性的重要性。
长久以来，大多数研究都围绕着模式菌株MucT（ATCC BAA-835）展开。然而，随着基因组学技术的发展，AKK菌家族的内部复杂性逐渐浮出水面。基于全基因组测序，研究人员已将AKK菌划分为至少四个系统发育群（phylogroups, AmI-AmIV）。
这些不同发育群的菌株虽然16S rRNA基因序列高度相似（>;99%），但其全基因组的平均核苷酸同一性（ANI）却可能低于95%，这已经达到了物种划分的界限。这意味着，我们过去所称的“A. muciniphila”很可能是一个包含多个物种或亚种的复合体。这种基因组上的差异，直接导致了功能上的多样性：
代谢能力差异
Loannou等人提到，AmII发育群的菌株拥有合成维生素B12的能力，而AmI发育群则不具备，这直接影响了它们的代谢产物谱。不同菌株对人类母乳寡糖（HMOs）的利用效率也存在显著差异。
对宿主影响的差异
在DSS诱导的结肠炎小鼠模型中，研究人员发现不同的人源AKK菌株对肠道炎症的影响截然不同：一个菌株表现出保护作用，两个菌株没有效果，而第四个菌株甚至有加剧炎症的趋势。这为我们敲响了警钟：随意使用一种AKK菌株来治疗IBD，可能不仅无效，甚至有害。
抗生素抗性差异
模式菌株MucT携带多种抗生素抗性基因（如blaA, dfrA, sul, tetM, van）。但从健康人中分离的菌株，其抗性谱各不相同。考虑到AKK菌具有通过水平基因转移获取新基因的能力，将一个未经充分安全性评估的活菌株作为益生菌推向市场，存在传播抗生素抗性的潜在风险。
对于产业界而言，开发AKK菌产品时，可能要对菌株进行全面的功能和安全性评估（包括代谢能力、免疫调节特性、抗生素抗性谱、基因转移能力等）是不可或缺的关键步骤。
AKK菌能在竞争激烈的肠道环境中占据一席之地，并与宿主展开如此复杂的对话，其背后是一套精妙的分子机制。这不仅是它生存的智慧，也是我们理解其双面性的钥匙。
黏蛋白降解
AKK菌对黏蛋白的降解，远非简单的啃食。它拥有一整套工具箱——即种类繁多的碳水化合物活性酶（CAZymes）。这个过程极具策略性：
-外层突破
首先，通过表面的唾液酸酶和岩藻糖苷酶，切除黏蛋白聚糖链最外层的唾液酸和岩藻糖残基。
-核心瓦解
接着，动用半乳糖苷酶、己糖胺酶和硫酸酯酶等，逐步分解聚糖核心结构。
-内部消化
降解产物通过糖转运系统高效内化。AKK菌虽不具备拟杆菌式的典型PULs/MULs基因簇，但其膜转运蛋白能有效摄取降解后的单糖和寡糖，进行发酵，最终产生乙酸、丙酸等短链脂肪酸（SCFAs）。
注：
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其中，丙酸的产生尤为重要。它不仅是其他肠道菌的能量来源，还能通过激活G蛋白偶联受体GPR41和GPR43，刺激肠道L细胞分泌胰高血糖素样肽-1（GLP-1），从而参与调节宿主的血糖稳态和食欲。这部分解释了AKK菌在代谢性疾病中的有益作用。
与免疫系统的多渠道对话
AKK菌与宿主免疫系统的互作，是一场多层次、多渠道的复杂对话。Grant等人的文章中这个信息量大的图，为我们生动地展示了这一过程。
AKK菌与宿主结肠黏膜的相互作用机制示意图
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Grant et al., Nature Microbiology
有几个关键的互作途径：
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图源：doi.org/10.1038/s41579-024-01106-1
AKK菌并非孤立地存在于肠道中，而是作为复杂微生物网络的一部分，与其他细菌、古菌甚至病毒发生着密切的相互作用。这些相互作用包括协同合作、竞争排斥和营养交换（交叉喂养），共同决定了肠道微生态的结构、功能以及对宿主健康的影响。
交叉喂养：生态系统中的资源分享者
尽管AKK菌被描述为自私的黏蛋白降解者，因为它倾向于将黏蛋白内化代谢，但这一过程实际上为其他微生物创造了丰富的资源。
为产丁酸菌提供底物
AKK菌降解黏蛋白释放的单糖（如岩藻糖）和产生的代谢产物（如乙酸盐、丙酸盐），可以被许多重要的产丁酸菌利用。
例如，在共培养实验中，AKK菌能支持产丁酸菌如Anaerostipes caccae、Anaerobutyricum hallii、Faecalibacterium prausnitzii、Roseburia等细菌的生长，并促进有益代谢物丁酸盐的产生。丁酸盐是结肠上皮细胞的主要能源，具有强大的抗炎和维持肠道屏障完整性的功能。
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图源：doi.org/10.1038/s41579-024-01106-1
双向营养交换
AKK菌与其他细菌的相互作用可以是双向的。例如，它与A. hallii之间存在互惠共生关系：AKK菌为A. hallii提供黏蛋白降解产物和乙酸用于丁酸合成，而A. hallii产生的丁酸等代谢物有助于维持适宜AKK菌生长的肠道微环境。
某些研究还提示可能存在更直接的代谢物交换，如维生素或辅因子的共享，但具体机制仍在探索中。
协同作用：共同抵御疾病
A. muciniphila 可能需要其他微生物的存在来预防某些疾病。
1+1>2：微生物协同互作的抗病潜力
例如，在结直肠癌（CRC）小鼠模型 Apc 突变小鼠中，单独定植 A. muciniphila 或幽门螺杆菌导致肿瘤负担增加，而两者共定植则减少了肠道肿瘤数量。
A. muciniphila Muc 和狄氏副拟杆菌（Parabacteroides distasonis）表现出协同的抗结肠炎关系。
在癫痫 Kcna1⁻/⁻ 小鼠中，A. muciniphila Muc和 狄氏副拟杆菌的联合给药通过降低细菌交叉代谢产生的γ-谷氨酰转肽酶活性，在控制饮食条件下预防了癫痫发作。
这些发现强调了一个核心观点：微生物之间的相互作用网络，比单一菌株的存在与否更能决定疾病的结局。
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图源：doi.org/10.1038/s41579-024-01106-1
不单单是AKK菌，而应评估菌群的整体效应
这种复杂的互作关系提示我们在应用层面需要更宏观的视野。
通过菌株脱除试验发现， A. muciniphila 的引入，与抗炎共生菌普拉梭菌(F. prausnitzii)丰度降低相关（在疾病诱导之前），对柠檬酸杆菌（C. rodentium）感染的易感性部分归因于这种细菌网络的变化。这意味着，即使 AKK 菌无法长期定植，它作为过客仍可能重塑肠道菌群的功能结构。
因此，未来评估益生菌应用时，不能仅盯着 AKK 菌本身，而应将其视为生态系统的一个扰动因子，充分重视个体间菌群基线的差异，深入评估其对肠道微生态结构和功能的长期重塑作用，以及宿主原有菌群对其行为的反向调控。
竞争与拮抗
在肠道有限的生态位中，竞争是不可避免的。
与黏液降解菌的竞争
在以MUC2为唯一碳源的体外共培养体系中，当AKK菌与其他的黏液降解菌如普通拟杆菌（Bacteroides vulgatus）、活泼瘤胃球菌（Ruminococcus gnavus）等一起培养时，AKK菌的生长会受到抑制，而其他细菌的生长则被促进。这表明在黏液降解这一功能上存在激烈的竞争。
对其他菌群的负向影响
在某些情况下，AKK菌的存在可能对其他有益菌产生负面影响。
例如，在一个定义的微生物群落中，AKK菌的存在与抗炎共生菌Faecalibacterium prausnitzii丰度的降低相关。但这种相关性并不一定代表因果关系——可能是：环境条件改变导致两者同时变化，或其他因素的间接影响特定疾病状态的反映（如炎症性肠病）。
与普雷沃氏菌的负相关
在人类肠型（enterotype）研究中，AKK菌通常在以Ruminococcus属为主的肠型中富集，而与以普雷沃氏菌为主的肠型呈负相关，这反映的是菌群组成的自然差异，不同肠型由遗传、饮食、地理位置等多因素决定，不是AKK菌排斥普雷沃氏菌，而是不同的生态位和代谢特征。
目前最核心、也最令人困惑的部分：AKK菌在不同疾病背景下的双面角色。三篇文献都花费了大量篇幅，尽力为我们揭示了这种环境依赖性。
AKK菌与结肠炎：保护、致病与宿主互作的复杂博弈
关于AKK菌与结肠炎的关系，研究结论充满了矛盾。
保护作用
在常规的DSS化学诱导结肠炎模型中，灌胃AKK菌或其蛋白Amuc_1100，通常能观察到保护效果。其机制包括上调紧密连接蛋白（如ZO-1、Occludin）以修复屏障、减轻内质网应激、促进Treg细胞应答等。Luo等人的综述也证实，活菌能够增加紧密连接蛋白的表达。
致病作用
然而，一旦宿主背景改变，情况就可能逆转。在遗传易感的Il10-/-小鼠（一种自发性结肠炎模型）中，单独定植AKK菌反而会加剧炎症，导致黏液层变薄和促炎细胞因子上调。这表明，在宿主免疫调节能力受损（如缺乏关键的抗炎因子IL-10）的情况下，AKK菌的黏蛋白降解活性可能弊大于利。
宿主蛋白的策反
Grant等人的研究揭示了一个更为精妙的机制。在溃疡性结肠炎患者中，一种名为Intelectin-1（ITLN1）的宿主蛋白会过度表达。这种蛋白会特异性地结合AKK菌，将其拉到更靠近上皮细胞的位置。这种亲密接触在炎症背景下，反而加剧了免疫反应和组织损伤。
感染：启动防御，还是放大风险？
在面对外来病原体入侵时，AKK菌的角色同样摇摆不定。
有益面：抗感染
AKK菌的某些组分或代谢物显示出抗感染的潜力。例如，其产生的三肽RKH能通过阻断TLR4信号通路，保护小鼠免于致死性脓毒症。Amuc_1100蛋白则能预防沙门氏菌引起的肝损伤。
有害面：缺膳食纤维就吃粘液层，病原体侵入
AKK菌的关键功能——降解黏蛋白，在特定条件下会为病原体开门。
在一项设计精巧的无菌小鼠实验中，研究者发现，缺乏膳食纤维的饮食会导致肠道中的AKK菌饥不择食，转而大量消耗黏液层。这层被削弱的物理屏障，使得致病菌Citrobacter rodentium能够轻易入侵，导致致命感染。
更具说服力的是，当研究者从这个菌群中移除AKK菌后，即使在无纤维饮食下，小鼠也能免于感染。这证明了AKK菌在这种情境下的内鬼角色。有趣的是，一旦恢复富含纤维的饮食，AKK菌的存在反而与较低的病原体载量相关，显示出保护作用。
编辑
Tips：同一种菌，两副面孔：有膳食纤维时，AKK菌是肠道卫士；没有纤维时，它却会啃食肠道黏膜。这个营养开关，让它在天使与魔鬼之间切换。这个发现具有极其重要的实践意义。告诉我们，补充AKK菌益生菌的同时，如果忽略了饮食管理（特别是保证充足的膳食纤维摄入），可能不仅无法获益，甚至可能损害肠道屏障，增加感染风险。这为精准营养与精准菌群干预的结合提供了强有力的理论依据。
癌症：抗肿瘤反应与促肿瘤微环境的动态博弈
在癌症领域，尤其是结直肠癌，AKK菌的形象同样复杂。
促癌风险
部分研究在结直肠癌患者的肿瘤组织和相应的小鼠模型中，都观察到了AKK菌的富集。有观点认为，它通过降解黏液屏障，可能为肿瘤的发生发展创造了条件。
抑癌潜力
然而，另一些研究则得出了相反的结论。AKK菌的EVs、乙酰转移酶Amuc_2172等组分，在小鼠模型中显示出抑制肿瘤生长的效果。
在免疫治疗中的助攻
AKK菌在癌症研究中最高光的时刻，莫过于其在免疫检查点抑制剂（如PD-1抗体）治疗中的作用。
多项研究一致发现，对PD-1治疗有反应的癌症患者（包括肺癌、肾癌等），其肠道中AKK菌的基线水平显著更高。更关键的是，在小鼠模型中，将无反应者粪菌移植给小鼠后，再补充AKK菌，能够重新恢复小鼠对PD-1治疗的敏感性。这表明AKK菌可能通过调节全身免疫状态，增强了抗肿瘤免疫应答，从而成为免疫治疗的增效剂。
代谢与神经系统疾病：更偏向有益的角色
相较于在炎症和感染中的摇摆不定，AKK菌在代谢性疾病中的有益作用，是目前证据最为一致、也最具转化潜力的领域。无论是动物模型还是初步的人体研究，补充活菌或巴氏杀菌的AKK菌，都被证明能够改善胰岛素敏感性、降低胆固醇、减少脂肪堆积。其机制与促进GLP-1分泌、调节脂肪酸代谢、减轻低度炎症等密切相关。
在神经系统疾病中，AKK菌的关联性再次变得复杂。它在帕金森病和多发性硬化症患者中常常富集，体外实验也显示它可能诱导α-突触核蛋白聚集或促炎反应。然而，也有研究将多发性硬化症患者中AKK菌的增多与较低的残疾程度联系起来，提示这可能是一种有益的代偿反应。这种矛盾性再次凸显了菌株差异和宿主背景的重要性。
面对AKK菌如此复杂，我们该如何从科学研究走向临床应用？有幸的是三篇文献为我们提供了一些思考和前瞻性的指导。
编辑
Grant et al., Nature Microbiology
影响AKK菌双重性的因素及潜在治疗策略。AKK菌的最终效应受到菌株差异、饮食、微生物互作和宿主状态的共同调节。理解这些变量，有助于我们选择最优的治疗应用方案，例如是使用活菌、灭活菌，还是分离的生物活性组分。
精准应用的策略选择
未来的AKK菌疗法，绝非一招鲜，吃遍天，而应是量体裁衣的精准策略。
活菌 vs. 灭活菌
巴氏杀菌的AKK菌是一个极具吸引力的选择。它在欧盟已被批准为新食品原料，安全性更高，避免了活菌定植和基因转移的风险。
多项研究证实，灭活菌依然保留了大部分有益的代谢调节功能，这可能归功于其热稳定的细胞壁成分（如Amuc_1100）。
整体 vs. 组分
直接使用分离的生物活性组分，是更为精准和安全的策略。例如，将Amuc_1100蛋白作为药物开发，或利用其EVs作为治疗载体。
Ioannou 等人的综述强调了 AKK 菌作为“酶学底盘”的巨大潜力。例如利用AKK菌的糖苷酶来改造血细胞表面的ABO血型抗原，展示了从基础研究到生物技术应用的转化潜力。
补充 vs. 内源调节
除了直接补充AKK菌，通过饮食干预（如补充富含多酚的食物、膳食纤维）来扶持宿主内源AKK菌的生长，也是一种温和而有效的方法。
关 键 挑 战
要把 AKK从研究热点真正推进到可精准应用的干预手段，还需要把菌群检测作为贯穿研发—临床—产业化全链条的基础设施，融入以下关键环节：
菌株筛选与鉴定
建立一个标准化的 AKK 菌株功能评价体系，涵盖其代谢谱、免疫调节能力、安全性等多个维度，是实现精准应用的前提。与此同时，需要配套规范化的菌群检测（如 16S/宏基因组与定量检测），用于界定不同菌株在不同微生态背景中的适配性与可重复性，避免同名不同效。
情境依赖性的机制阐明
需要更深入地研究，在不同宿主遗传背景、饮食模式和共存微生物群落的影响下，AKK 菌的功能会发生怎样的改变。这需要更复杂的动物模型（如人源化小鼠模型）和多组学技术的结合；其中，纵向菌群检测是识别“谁在场、谁在协同/拮抗、何时发生生态位迁移”的关键手段，也是将机制与真实个体差异对齐的必要条件。
安全性评估
必须对活菌制剂的抗生素抗性传播风险进行严格评估。开发不含抗性基因的工程菌株，或优先使用灭活菌及组分，是未来的方向。同时，应将菌群检测用于追踪干预后菌群结构扰动、耐药基因负荷变化以及潜在机会致病菌扩增等风险信号，实现从前期评估到使用中/使用后监测的闭环。
递送与生产工艺
作为严格厌氧菌，如何实现 AKK 菌的大规模、低成本培养，并开发出能保护其在通过胃肠道时保持活性的口服制剂，是产业化面临的技术瓶颈。
在这一过程中，菌群检测同样不可或缺：一方面用于生产端的质量控制（纯度、污染菌与批间一致性），另一方面用于应用端的效果评估与分层（基线菌群与 AKK 定植/丰度变化、关键功能菌群响应），从而把工艺参数—活性保持—体内生态学结果真正连接起来，提升可复制性与可监管性。
编辑
图源：doi.org/10.1038/s41579-024-01106-1
通过对这三篇力作的梳理，我们对Akkermansia muciniphila的认知，从一个模糊的有益菌形象，变得立体、丰满，也更加敬畏。它不再是一个简单的标签，而是一个充满动态和变数的生命体。
毒理学有一句名言：剂量决定毒性。在微生物学领域，我们或许可以引申为：情境决定属性。对于AKK菌而言，这个情境包含了我们吃下的每一口食物，我们基因中编码的每一个蛋白，以及我们肠道中与之共存的亿万菌群。
作为科研和从业工作者，我们的核心任务在于阐明这些情境依赖性效应的内在机制。未来研究需要超越简单的相关性分析，通过严谨的实验设计和先进的技术手段，明确AKK菌发挥特定生物学效应的必要条件、充分条件及其剂量-效应关系,解析宿主遗传背景、肠道微生态结构、代谢状态等因素对其功能的调控作用等。
探索之路，道阻且长，但充满希望。与各位同仁共勉。
主要参考文献
Grant ET, Monzel E, Desai MS. Navigating the duality of Akkermansia muciniphila. Nat Microbiol. 2026 Jan;11(1):20-30.
Ioannou A, Berkhout MD, Geerlings SY, Belzer C. Akkermansia muciniphila: biology, microbial ecology, host interactions and therapeutic potential. Nat Rev Microbiol. 2025 Mar;23(3):162-177.
Luo Y, Lan C, Li H, Ouyang Q, Kong F, Wu A, Ren Z, Tian G, Cai J, Yu B, He J, Wright AG. Rational consideration of Akkermansia muciniphila targeting intestinal health: advantages and challenges. NPJ Biofilms Microbiomes. 2022 Oct 17;8(1):81.
谷禾健康
当我们坐在餐桌前，精心挑选着盘中的食物时，一个常常被忽略的事实是：我们并非独自在享用这顿美餐。在我们的身体内部，一个无比繁华、拥挤而又充满活力的微观世界——肠道菌群，正翘首以盼，等待着我们送去的“补给”。这个由数万亿个细菌、真菌、病毒和古菌组成的复杂生态系统，其细胞总数甚至超过了我们自身的人体细胞，基因数量更是人类基因组的百倍以上。因此，科学家们形象地将其称为人体的“第二基因组”或“隐形器官”。
那么，究竟是什么决定了这个“隐形器官”的构成与功能？虽然遗传、年龄、生活方式及药物等多种因素都有关联，但研究普遍指出，饮食是最关键的驱动力。我们的食物不仅为自身提供能量和营养，也直接影响肠道微生物的“口粮”，不同食物成分会选择性促进不同微生物的生长，正如施用不同肥料会催生出不同的花草组合一样。
在众多营养素中，碳水化合物（尤其是膳食纤维）和脂肪对肠道菌群的影响已有深入研究，而蛋白质这一生命基础营养素，其调节肠道菌群的作用却长期被忽视。
我们都知道蛋白质对构建肌肉、修复组织、维持生命活动至关重要，但我们摄入的蛋白质究竟如何与肠道菌群互动？更重要的是，不同来源的蛋白质——例如，一块牛排（动物蛋白）与一盘扁豆（植物蛋白），会对我们体内的微观生态系统产生截然不同的影响吗？
这正是我们今天要深入探讨的核心问题。本文是基于最近发表在bioRxiv平台、题为《膳食蛋白源塑造肠道微生物结构和预测功能：一项结合机器学习的Meta分析》的重磅研究，为我们揭开提供了迄今为止较为全面、系统化的线索。
该研究巧妙地运用了Meta分析，汇集了全球范围内多项独立研究的数据，并通过前沿的机器学习算法进行深度挖掘，以前所未有的广度和精度，描绘出动物蛋白与植物蛋白在肠道菌群世界里投下的不同“身影”。
接下来，我们将解读这项研究的核心发现，包括动物蛋白和植物蛋白如何影响菌群的多样性与结构，不同饮食下的代表菌种，以及这些变化如何通过代谢功能影响我们的长期健康。
这不仅是对前沿科学的探索，也为我们的饮食选择带来了全新的认知。
在深入探讨研究的具体发现之前，先了解一下此次研究使用的两大“工具”：Meta分析（Meta-Analysis）和机器学习（Machine Learning）。
理解了它们的工作原理，我们才能更深刻地体会到这项研究结论的科学分量与可靠性。
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Meta分析：站在巨人肩膀上看得更远
关于“不同蛋白质对肠道菌群的影响”，全球许多研究团队曾独立开展实验，
例如：
A研究组可能招募了20名志愿者，让他们分别食用富含牛肉和富含豆类的饮食；
B研究组则可能在小鼠身上测试了乳清蛋白和豌豆蛋白的效果；
C研究组的研究对象则可能是另一群不同文化背景的人。
每一项研究由于其样本量、实验设计、测量方法和地域人群的差异，得出的结论可能不尽相同，甚至有时会相互矛盾。例如，A研究发现动物蛋白显著降低了某种细菌，而B研究可能发现没有显著变化。这会让公众和政策制定者感到困惑：我们到底该相信谁？
Meta分析正是为应对这种问题而设立的统计方法。它并非进行新实验，而是系统收集并整合同一主题下尽可能多的高质量独立研究，利用统计工具合并与再分析这些数据，从而得出更具代表性和可信度的综合结论。
◮ Meta分析有三大优势：
增大样本量：通过合并多个研究，原本几十、几百的样本量可以瞬间扩大到成千上千，极大地提高了统计功效，使得我们能够洞察到在单个小规模研究中难以发现的、更细微但真实存在的效应。
解决不一致性：它可以评估不同研究结果之间的差异程度（即“异质性”），并探究造成这种差异的原因（例如，可能是因为研究对象的年龄不同，或是干预时间长短不一）。
提高结论的普遍性：因为数据来自不同地区、不同人群、不同实验条件，所以Meta分析得出的结论往往比任何单一研究更具普遍适用性。
在本研究中，作者首先进行了大规模文献筛选，在数千篇论文中，依据严格标准最终选取了13项高质量的人类干预研究，构建了总计近600个样本的数据集。
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机器学习：从海量数据中挖掘模式的智能算法
收集到了海量数据仅仅是第一步。肠道菌群的数据是出了名的高维度、高复杂度。每个人的肠道里都可能有成百上千种不同的细菌，它们的丰度（数量多少）各不相同。面对这样一个由无数变量构成的复杂矩阵，传统的统计方法有时会显得力不从心。
◮ 机器学习对于数据统计和处理更高效
这时，机器学习就是重要的工具了。作为人工智能的一个分支，机器学习算法尤其擅长在看似杂乱无章的海量数据中，自动学习并识别出隐藏的模式和规律。它不像传统统计学那样需要研究者预先设定严格的假设，而是能够以一种更加“开放”和“探索性”的方式，让数据自己“说话”，以上两种方法也是谷禾健康构建人群肠道菌群数据库和识别菌群与健康以及营养的重要工具。
本研究主要采用了“随机森林”模型。可以这样理解：
如果我们想训练医生仅凭肠道菌群组成判断病人偏好动物蛋白还是植物蛋白，可先搭建一棵决策树：医生依次提问，例如“普雷沃氏菌丰度是否超过X？”、“拟杆菌丰度是否低于Y？”，通过一系列“是”或“否”，最终给出饮食类型诊断。
但单棵决策树容易因偶然因素产生偏误，就像初学医生容易过拟合少数病例一样。
为了避免这个问题，“随机森林”模型同时构建了成百上千棵这样的决策树，形成一片茂密的“森林”。它的高明之处在于“随机”二字：
通过这两个“随机”过程，保证了森林里的每一棵树都是独一无二、各具特色的。当需要做出最终判断时，模型会让森林里的每一棵树都进行一次独立的投票，然后采纳“少数服从多数”的原则，得出最终的、最稳健的分类结果。这就像一个由数百位不同背景、不同专长的医生组成的专家委员会进行会诊，其诊断结果自然远比单个医生更加准确和可靠。
◮ 随机森林的特点
样本随机：在构建每一棵树时，都不是使用全部的样本数据，而是从总样本中随机抽取一部分（有放回抽样）。
特征随机：在每个决策节点上选择“提问”的菌种时，也不是从所有菌种里挑选，而是随机抽取一部分菌种作为候选。
更妙的是，随机森林模型在完成分类任务后，还能告诉我们，为了做出准确的判断，它最依赖哪些“线索”。也就是说，它能计算出每一种细菌（即“特征”）对于区分“动物蛋白”和“植物蛋白”饮食模式的重要性得分。得分越高的细菌，就越有可能是区分两种饮食模式的“生物标志物”（Biomarker）。
通过将Meta分析的宏观整合能力与机器学习的微观挖掘能力相结合，这项研究得以在坚实的数据基础上，可以更系统地回答了文章开头提出的核心问题。
现在，让我们正式进入研究的重要发现环节。
在评估一个生态系统的健康状况时，通常会关注两个核心指标：
一是物种的丰富度与均匀度，即生态系统内物种数量多不多，分布均不均匀（对应谷禾健康报告里的多样性分值）；
二是物种的组成结构，即这个生态系统主要由哪些类型的物种构成。对于肠道这个微观生态系统而言，这两个指标分别对应着α-多样性（Alpha Diversity）和β-多样性（Beta Diversity）。
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α-多样性：肠道菌群的“贫富”指数
α-多样性用于衡量单个样本内微生物多样性的“丰富”和“均衡”程度。较高的α-多样性通常代表更健康的肠道生态，意味着功能更稳定、韧性更强，更能抵御外部干扰，如饮食变化或抗生素影响。就像物种繁多的雨林比单一农田更能抵抗病虫害。
那么，动物蛋白和植物蛋白饮食，谁更能促进肠道菌群的“共同富裕”呢？以往，一些小规模的研究在这个问题上存在争议。但这次，通过Meta分析整合了13项研究的庞大数据后，答案变得清晰起来。
◮ 摄入动物蛋白与植物蛋白α多样性的差异不大
研究结果显示，与摄入动物蛋白（如乳清、牛肉、猪肉）相比，摄入植物蛋白（如大豆、豌豆、藜麦）的受试者，其肠道菌群的α-多样性没有发生显著变化，甚至在某些指标上呈现出增加的趋势。
这一发现非常重要。它有力地反驳了一些人担心的“植物蛋白饮食可能会导致肠道菌群变得单一”的观点。恰恰相反，富含植物蛋白的饮食模式，至少在维持甚至提升肠道菌群多样性方面，表现出了与动物蛋白饮食相当甚至更优的潜力。
这背后的原因我们将在后文深入探讨，但一个关键因素在于，植物蛋白往往与一位“黄金搭档”——膳食纤维——相伴相生。这些纤维是许多有益肠道细菌的“顶级美食”，能够有力地支撑起一个物种繁盛的菌群环境。
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β-多样性：划分肠道菌群的“派系”
如果说α-多样性关注的是菌群的“丰富程度”，那么β-多样性则衡量不同样本间微生物群落结构的差异。如果两组样本（如动物蛋白组和植物蛋白组）β-多样性差异显著，说明各自肠道菌群已经形成了截然不同的“派系”。
◮ 动物蛋白饮食下的菌群与植物蛋白的截然不同
在这项研究中，这正是最显著的发现之一。分析结果明确无误地显示，动物蛋白饮食和植物蛋白饮食塑造出了两种显著不同的肠道菌群结构。这意味着，如果你长期以动物蛋白为主食，你的肠道菌群整体面貌，将会与一个长期以植物蛋白为主食的人，有着清晰可辨的巨大差异。
为直观展示这种差异，研究者使用主坐标分析（PCoA）作图，每个点代表一个人的肠道菌群，点间距离反映差异大小。结果显示，动物蛋白组和植物蛋白组的样本在图上分成两个清晰分离的“星团”。
这一发现具有里程碑式的意义。它证实了膳食蛋白的“来源”，而不仅仅是“数量”，是决定我们肠道菌群生态类型的关键变量。你的餐盘上放的是牛排还是豆腐，正在以一种超乎想象的深度，重塑着你体内那个庞大的微生物帝国。
但问题也随之而来：这两个不同的菌群“派系”，究竟是由哪些具体的细菌成员构成的？又是哪些“关键先生”造成了如此显著的差异？这就要依靠机器学习的强大威力来找出了。
随机森林模型不仅能准确区分两种饮食模式，还给出了区分动物蛋白与植物蛋白饮食最关键的细菌“标志物”名单，这些细菌对于理解不同蛋白来源如何影响肠道菌群至关重要。
研究筛选出多种在两种饮食下丰度明显不同的“核心细菌”，其中值得关注的有：
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动物蛋白饮食的“拥护者”
在摄入动物蛋白后，一些偏爱在富含蛋白质和脂肪环境中生长的细菌丰度显著增加。这些细菌通常被认为是“蛋白质发酵型”或“腐生菌”，它们擅长分解蛋白质和氨基酸，但其代谢产物有时可能对宿主健康构成潜在风险。
◮ Alistipes和Bilophila——动物蛋白饮食富集
Alistipes（另枝菌属）和Bilophila（嗜胆菌属）：这两种菌是动物蛋白饮食下典型的富集菌。Alistipes属的某些菌株与肠道炎症和一些情绪障碍有关联。Bilophila wadsworthia则更为糟糕，它能利用动物性饮食中常见的含硫氨基酸（如牛磺酸，在红肉和海鲜中富含）产生硫化氢（H₂S）。
低浓度的硫化氢对肠道粘膜有保护作用，但过量产生则会破坏肠道屏障，诱发炎症，被认为是炎症性肠病（IBD）的一个潜在触发因素。关于这两种菌详见：
肠道重要菌属——另枝菌属（Alistipes），调节炎症情绪等的潜力菌
肠道重要菌属——嗜胆菌属 （Bilophila）喜欢脂肪、耐胆汁的促炎菌
◮ 动物蛋白饮食还能提升拟杆菌丰度
Bacteroides（拟杆菌属）：这是一个庞大且复杂的菌属，主要为革兰式阴性菌，在西方化饮食（高蛋白、高脂肪）人群的肠道中通常占据主导地位。它们是多面手，既能利用碳水化合物，也能分解蛋白质。
动物蛋白饮食能够显著提升它们的丰度。虽然Bacteroides的许多成员是中性甚至有益的共生菌，但它们的过度扩张，特别是当缺乏足够膳食纤维来“喂养”它们时，可能会导致它们转向分解宿主肠道粘液中的糖蛋白，从而削弱肠道的第一道物理防线。
两种饮食结构下，主要菌属的相对丰度
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植物蛋白饮食的“爱好者”
与动物蛋白饮食形成鲜明对比的是，植物蛋白饮食极大地促进了一批被广泛认可的“有益菌”的生长。这些细菌大多是“糖类发酵型”，它们热衷于分解植物性食物中富含的各种复杂碳水化合物（膳食纤维、抗性淀粉等），并产生对宿主健康至关重要的代谢产物。
◮ 植物蛋白饮食显著提升了双歧杆菌属丰度
Bifidobacterium（双歧杆菌属）和Lactobacillus（乳杆菌属）：这两个名字对大众来说可能并不陌生，它们是市面上益生菌酸奶和补充剂中的“常客”。研究发现，植物蛋白饮食显著提升了Bifidobacterium的丰度。双歧杆菌是著名的“健康基石”，尤其在婴幼儿肠道中占据主导地位。它们能够产生短链脂肪酸（SCFAs），抑制病原菌生长，调节免疫系统，增强肠道屏障功能。
◮ 富含纤维的食物还能促进普雷沃氏菌和粪杆菌生长
Prevotella（普雷沃氏菌属）和Roseburia（罗伊氏菌属）：Prevotella属偏爱在富含纤维和碳水化合物的饮食环境中生长，在非西方化、以植物为主食的人群中丰度极高。它们是高效的纤维分解者。
而Roseburia则是肠道中产生丁酸盐（一种至关重要的SCFA）的主力军之一。丁酸盐是结肠上皮细胞的首选能源，能直接为肠道细胞“加油”，同时具有强大的抗炎作用。
Faecalibacterium（粪杆菌属）：特别是Faecalibacterium prausnitzii（普拉梭菌），被誉为“抗炎明星”。它的丰度降低与多种炎症性疾病（如克罗恩病）直接相关。植物性饮食，通过提供丰富的可发酵底物，为这类有益菌创造了理想的生长环境。
肠道核心菌属——普拉梭菌（Faecalibacterium Prausnitzii），预防炎症的下一代益生菌
编者小结
通过这份“红黑榜”，我们可以清晰地看到，动物蛋白和植物蛋白饮食，在肠道菌群的“物种选择”上，展现出了强烈的偏好性。动物蛋白倾向于富集那些擅长蛋白质发酵、但部分代谢产物可能存在健康隐患的细菌；而植物蛋白则大力扶持了那些以分解纤维、产生有益代谢物而闻名的“健康卫士”。
这不仅仅是细菌名单的改变，更深层次的，是整个肠道微生态系统功能的转变。
肠道菌群结构的变化最终会影响其功能层面，而我们更关注这些细菌在肠道中的具体作用。为此，研究人员采用了PICRUSt2生物信息学工具，通过已知的16S rRNA基因序列，预测菌群的功能基因谱和可能激活或抑制的代谢通路。
分析结果显示，不同饮食模式下肠道内存在截然不同的“代谢模式”。
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动物蛋白饮食的代谢特征：BCAA代谢亢进
分析发现，动物蛋白饮食组的菌群，其与支链氨基酸（BCAAs）代谢相关的通路被显著上调。BCAAs包括亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸，是人体必需氨基酸，对肌肉生长至关重要。动物蛋白（特别是乳清蛋白）正是BCAAs的极佳来源。
◮ 过量代谢BCAA的细菌可能导致代谢疾病风险
然而，近年来，越来越多的证据表明，循环血液中过高水平的BCAAs及其相关代谢物，与胰岛素抵抗和2型糖尿病的风险增加密切相关。
肠道菌群在BCAA的分解代谢中扮演了重要角色。动物蛋白饮食不仅直接带来了更多的BCAA，还富集了那些能更活跃地代谢BCAA的细菌，这可能导致一系列代谢副产物的产生，这些副产物被认为可能干扰宿主的胰岛素信号通路，从而埋下代谢疾病的隐患。
此外，动物蛋白饮食还与同型半胱氨酸（homocysteine）代谢的上调有关。高水平的同型半胱氨酸是心血管疾病的一个独立风险因子。
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植物蛋白饮食的代谢特征：SCFA生产菌更丰富
与此相反，植物蛋白饮食组的菌群，展现出了另一幅欣欣向荣的代谢图景。最核心的变化，是与短链脂肪酸（SCFAs）生物合成相关的通路被显著激活。
SCFAs，主要包括乙酸盐、丙酸盐和丁酸盐，是肠道有益菌发酵膳食纤维产生的主要“宝藏”代谢物。它们的功能极其广泛且对健康至关重要：
能源供应：丁酸盐是结肠细胞的主要能量来源，能维持肠道屏障的完整性和健康。
抗炎作用：SCFAs能够抑制炎症反应，对预防和缓解肠道及全身性炎症至关重要。
代谢调节：它们可以通过作用于肠道和远端器官（如肝脏、脂肪组织）的受体，参与调节血糖和血脂代谢，改善胰岛素敏感性。
“肠-脑轴”通讯：SCFAs还能穿过血脑屏障，参与调节食欲、情绪和认知功能。
◮ 植物蛋白饮食促进微生物发酵并产生短链脂肪酸
植物蛋白饮食能够显著促进短链脂肪酸（SCFA）的生成，其主要机制在于植物性食物富含的特定营养素。植物蛋白来源的食物，如豆类、全谷物及坚果，普遍含有高密度的可发酵膳食纤维与抗性淀粉。这些碳水化合物是肠道中特定菌群，例如双歧杆菌属（Bifidobacterium）和罗氏菌属（Roseburia），合成SCFA所偏好的主要底物。
因此，采用植物蛋白为主的饮食模式，实质上是为这些有益微生物提供了一个理想的发酵基质，从而高效促进其代谢活动与增殖。
这一功能差异很可能构成关键的、基于肠道菌群的分子机制，用以解释为何长期坚持植物性饮食与较低的心血管疾病、2 型糖尿病及部分癌症风险相关。
读到这里，一个关键问题值得我们深思：造成上述所有差异的，真的仅仅是蛋白质分子本身的来源不同吗？是牛肉里的氨基酸和豆腐里的氨基酸有什么本质区别吗？
回答并非绝对。
该项荟萃分析的深刻之处，在于其揭示了一个更为宏观的视角：人类摄入的并非孤立的营养素，而是一个完整的“食物基质”（Food Matrix）。不同蛋白质来源之所以产生差异化的生理效应，很大程度上归因于与蛋白质共同摄入的“伴随营养素”所产生的协同作用。
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动物源性蛋白质的营养基质特征
当摄入动物性食物，如红肉或加工肉制品时，机体获取的是一个复杂的生物活性化合物组合，而非仅仅是动物蛋白。此基质通常包含以下组分：
• 高含量的饱和脂肪与胆固醇：
这类脂质会刺激肝脏合成并分泌更多的初级胆汁酸进入肠道，以辅助脂肪的乳化与吸收。然而，肠道内的特定菌群（如前文提及的嗜胆菌属 Bilophila）能够将这些初级胆汁酸代谢为次级胆汁酸，而后者具有潜在的促炎与致癌特性。
• 丰富的含硫氨基酸（蛋氨酸、半胱氨酸）与牛磺酸：
动物蛋白富含此类化合物，它们为肠道中能够产生硫化氢（H₂S）的细菌提供了充足的反应底物。高浓度的硫化氢可能对肠道细胞产生毒性作用。
• 高浓度的左旋肉碱（L-carnitine）与胆碱：
红肉是这两种物质的重要膳食来源，可被特定肠道菌群代谢为三甲胺（TMA）。TMA被吸收后在肝脏经含黄素单加氧酶氧化为氧化三甲胺（TMAO）。循环中TMAO水平升高已被证实与动脉粥样硬化和心血管疾病风险增加存在因果关系。
• 血红素铁：
尽管红肉中的血红素铁生物利用度高，但过量摄入会作为一种促氧化剂，催化活性氧（ROS）的生成，可能对肠道上皮细胞造成氧化损伤。
• 膳食纤维的缺失：
此为关键区别点。纯动物性食物基质中几乎不含膳食纤维。这使得依赖碳水化合物为主要能量来源的有益菌（即短链脂肪酸生产者）缺乏发酵底物，导致其丰度下降。这种变化为那些进行蛋白质发酵并可能产生有害代谢物的菌群创造了增殖的生态位。
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植物蛋白的“黄金搭档”
相比之下，植物蛋白的“食物基质”则显得友好得多。当你吃下一碗扁豆、鹰嘴豆或一块豆腐时，你同时摄入的还有：
• 丰富的膳食纤维：
这是植物蛋白最大的优势。各种可溶性和不溶性纤维，是肠道有益菌的“益生元大餐”，直接支撑了SCFA的生产体系，并促进了菌群的多样性。
• 多酚类物质：
植物中含有成千上万种多酚化合物（如黄酮、花青素），它们不仅自身具有强大的抗氧化和抗炎活性，还能被肠道菌群代谢为更具生物活性的小分子物质，同时它们也能反过来调节菌群的组成，抑制有害菌，促进有益菌。
不饱和脂肪酸：
许多植物性食物（如坚果、种子）富含有益心血管健康的单不饱和和多不饱和脂肪酸。
较低的氨基酸密度和不同的氨基酸谱：
植物蛋白的消化速度通常比动物蛋白慢，这使得更多的蛋白质和氨基酸有机会到达结肠，但由于有大量纤维的存在，发酵的模式会更偏向于有益方向。
因此，这场动物蛋白与植物蛋白在肠道中的“较量”，实际上是一场整体饮食模式的较量。
通过对这项结合了Meta分析与机器学习研究的深度解读，我们得以清晰地看到，餐盘中的蛋白质来源，是调控我们肠道微生物的一个强有力杠杆。
★核心结论可以概括为：
结构重塑：膳食蛋白的来源（动物vs.植物）是塑造肠道菌群结构的关键驱动力，能形成两种显著不同的菌群“派系”。
物种筛选：动物蛋白饮食倾向于富集Alistipes、Bilophila等可能与炎症和不良代谢产物相关的细菌；而植物蛋白饮食则大力促进了Bifidobacterium、Roseburia等公认的“有益菌”的繁荣。
功能转向：在功能层面，动物蛋白饮食与支链氨基酸（BCAA）代谢等可能关联胰岛素抵抗的通路被激活相关；而植物蛋白饮食则显著上调了短链脂肪酸（SCFA）的生物合成通路，后者对维持肠道和全身健康至关重要。
这些差异不仅源于蛋白质本身，更重要的是由蛋白质来源食物的整个“食物基质”——包括伴随的脂肪类型、纤维、多酚等共同决定的。
启示和指导
上述结论并非倡导彻底弃用动物蛋白或推行严格纯素，更非妖魔化动物蛋白。科学研究的价值在于提供循证依据，帮助个体做出更明智、均衡的饮食选择。
基于本研究，可提出以下可操作的饮食策略：
1.优化蛋白质来源结构，提升植物蛋白占比：
建议在日常膳食结构中有意识地提升源自植物性食物的蛋白质比例。
优质的植物蛋白来源包括：
豆类： 如小扁豆、鹰嘴豆、黑豆等；
豆制品： 如豆腐、豆豉；
全谷物与准谷物： 如藜麦；
坚果与种子。
可采取循序渐进的策略以实现这一目标，例如，每周设定若干“低动物蛋白日”，或在烹饪时，尝试使用植物蛋白部分或全部替代原有的动物蛋白成分，以逐步调整和优化个人的饮食习惯。
2.优先选择“优质”动物蛋白：
优先选择“优质”动物蛋白：如果选择动物蛋白，可以优先考虑鱼类（富含Omega-3脂肪酸）、禽肉和鸡蛋，适度摄入红肉，并尽量减少加工肉制品（如香肠、培根）的消费。
3.采用基于“食物基质”的整体性评估方法：
在进行膳食选择时，应超越对孤立营养素的关注，建立对食物整体营养构成的认知。评估蛋白质来源时，需系统性地考量其伴随的营养成分。
例如，分析该蛋白质是与有益健康的膳食纤维和植物多酚（如豆类）共同摄入，还是与可能增加代谢负担的饱和脂肪、胆固醇及加工助剂（如加工肉制品）一同进入体内。
4.保证充足膳食纤维摄入：
无论蛋白质来源如何，每日从全谷物、蔬菜、水果、豆类获取足量纤维，是维持肠道微生态的关键。充足的膳食纤维能够为有益菌提供发酵底物，支持其稳态与代谢。
个性化将是未来的大趋势。每个人的初始肠道菌群、遗传背景和生活方式都不同，对同一种蛋白质的反应也可能存在差异。未来的营养学，或许能够根据你的个人菌群特征，为你量身定制最适合你的蛋白质摄入方案。
但在此之前，研究所揭示的宏观规律，已经为我们指明了通往更健康肠道微生态的清晰方向。下一次，当你站在超市的货架前，或在餐厅的菜单上做出选择时，请记住，你的每一次选择，不仅是在喂饱自己，更是在为你体内那个数万亿的微小盟友，投票决定它们的未来，也间接地，决定你自己的健康未来。
参考文献：
Adejumo, Samson, et al. “Dietary Protein Source Shapes Gut Microbial Structure and Predicted Function: A Meta-Analysis with Machine Learning.” bioRxiv (2025): 2025-04.
谷禾健康
“胖！可怎么办？”《柳叶刀》发布的一项报告称，截止2022年，全球超过10亿人患有肥胖症，超过20亿人存在超重。从1990年到2022年间，全球患肥胖症的成年人增加了一倍多，患肥胖症的儿童和青少年(5至19岁)更是增加了约3倍。超重和肥胖已成为全球日益严重的流行病。
超重和肥胖的不良影响可能不会马上体现，有时会延迟十年或更长时间。流行病学研究证实，超重和肥胖程度的增加是寿命缩短的重要预测因素。在一项心脏研究中，在30岁到42岁之间，体重每增加一磅(0.45公斤)，26年内死亡的风险增加1%，在50岁到62岁之间，死亡风险增加2%。
肥胖还会引起或加剧许多健康问题，这些问题既有独立的，也有与其他疾病相关的。例如超重和肥胖增加了患高血压、冠心病和中风等心血管疾病的风险。肥胖还是2型糖尿病主要风险因素；此外，肥胖和超重人群更容易患上睡眠呼吸暂停、哮喘和其他呼吸系统问题。过重的身体还会给骨骼和关节造成巨大压力，增加骨质疏松症和关节炎的风险。
“那么我们应该如何改善或是预防肥胖呢？”除了常规的“管住嘴，迈开腿”，谷禾在最近与减肥前后相关的检测中发现，在不改变其他生活方式和饮食的情况下，额外补充一定量的膳食纤维对减肥的帮助效果显著。
肠道菌群已越来越多地被认为是宿主生理和病理的重要调节器。肠道菌群调节炎症、脂肪储存和葡萄糖代谢进而影响体重和代谢健康。
而对肠道微生物群影响最大的是饮食，人类从食物中提取和储存卡路里的能力至少部分受到肠道微生物的影响。这使得饮食成为驱动人类肠道微生物群组成的重要因素。
膳食纤维是一种来自植物的复合多糖，在消化过程中不被小肠吸收，并通过为微生物生长提供底物来改变肠道微生态环境。膳食纤维可能会改变微生物群的丰度、多样性和代谢，包括短链脂肪酸的产生。最近的研究表明，富含膳食纤维的饮食具有预防肥胖的潜力。
首先，膳食纤维的物理化学性质(粘性、可发酵性等)具有预防肥胖的作用，因为粘稠的纤维可以延长胃排空和小肠运输时间，从而增加饱腹感，减少进食频率，降低热量的摄入。
其次，膳食纤维可通过增加代谢相关有益肠道菌群的丰度和多样性来改善能量稳态并预防肥胖，降低门水平上厚壁菌门/拟杆菌门的比例(F/B比)并增加罗氏菌属（Roseburia）的相对丰度。
第三，膳食纤维可被肠道菌群发酵产生短链脂肪酸 (SCFA)，通过降低肠道腔内pH值、抑制致病或有害肠道细菌、减少脂多糖(LPS)和代谢有害化合物，在能量代谢方面发挥重要作用。同时，研究还表明，在高脂膳食中添加纤维可降低外周血炎症水平，在本文一起了解下肥胖的原因，哪些肠道菌群参与肥胖及其作用机理，此外，我们还分享了几个根据检测报告针对性调整和补充膳食纤维合生元等干预措施减重改善健康的案例。
肥胖不仅仅是因为吃得多这一个原因造成的，而是由多种因素共同导致的慢性代谢性疾病。
肥胖受到遗传、环境、生活方式、社会心理因素、内分泌和健康状况、个体的微生物和营养差异等因素的影响，这些因素通过能量摄入和消耗的生理机制相互作用，最终导致了肥胖。
变胖最直接的原因就是能量摄入与能量消耗的不平衡。我们知道，要维持健康的体重，需要保持食物摄入和能量消耗的平衡。
★ 摄入大于消耗时，变成脂肪慢慢堆积
当一天中人体的能量摄入大于能量消耗时，多余的能量就会被储存为脂肪、糖原或蛋白质，而体重就会上涨；相反，当摄入量小于消耗量时，机体就会通过转化储存能量(大部分来源于脂肪)来弥补热量差，体重就会下降。
简单来说就是：当你吃的比消耗的多时，能量储存=能量摄入-能量消耗
尽管在过去的20年里，环境变化导致了肥胖率的上升，但家庭和双胞胎研究表明，遗传因素在肥胖的发展中也起着关键作用。
★ 瘦素等基因突变易导致肥胖
迄今为止，已确定十几个基因的变异是肥胖的单基因原因；包括瘦素、瘦素受体、黑皮质素3受体和黑皮质素4受体(MC4R)基因。
最著名的肥胖相关基因是瘦素(ob)及其受体(db)基因。洛克菲勒大学的研究首次发现ob基因突变和缺乏ob基因的小鼠导致严重肥胖，能量摄入增加(暴饮暴食)，但能量消耗减少(代谢率、产热和身体活动减少)。
注：该基因产物后来被描述为循环因子，命名为瘦素。瘦素主要由脂肪细胞分泌，循环至全身并穿过血脑屏障屏障来传递饱腹信号，从而减少食物摄入。
★ 肥胖的遗传原因大致可分为：
1）单基因原因：由单个基因突变引起，主要位于瘦素-黑皮质素通路。许多基因，如PYY(食欲促进基因)或MC4R(黑皮质素4受体)，被发现与单基因肥胖有关，这些基因会破坏食欲和体重的调节系统以及位于下丘脑弓状核的受体感知激素信号(胃促生长素、瘦素、胰岛素)。
罕见的单基因缺陷与高饥饿水平有关，并可能导致幼儿严重肥胖。
2）综合征性肥胖是由神经发育异常和其他器官/系统畸形引起的严重肥胖。这可能是由单个基因或包含多个基因的较大染色体区域的改变引起的。
3）多基因肥胖是由许多基因的累积作用引起的。这些类型的基因存在会导致热量摄入增加、饥饿感增加、饱腹感减少、储存身体脂肪的倾向增加以及久坐不动的倾向增加。
★ 有肥胖家族史的人患肥胖风险较高
一项研究发现，如果父母一方肥胖，孩子成年后患肥胖的风险会提高3倍；而如果父母双方都肥胖，那么孩子成年后患肥胖的风险会提高10倍。(当然这在一定程度上也可能与相同的生活方式有关)
一项针对260名儿童(139名女性、121名男性，年龄分别为2.4岁至17.2岁)的横断面观察研究表明，心脏代谢疾病家族史和肥胖是儿童期肥胖严重程度的关键危险因素。
生活方式等环境因素在肥胖发展中也发挥作用。肥胖患病率的显著增加与饮食和生活方式的改变密切相关。
在工业化国家，教育程度较低和收入较低的人超重和肥胖的发生率较高，尽管发展中国家的情况可能正好相反。
例如，生活在美国的皮马印第安人平均比生活在墨西哥的皮马印第安人重25公斤。生活在美国的非洲人也出现了类似的趋势。
在男性和女性中，超重和肥胖的患病率随着年龄的增长而增加，直到50至60岁;这在20岁到40岁之间尤为明显。结婚后，超重的趋势也会增加。
★ 高糖的零食和饮料加剧了肥胖
在众多导致肥胖的因素中，过量食用高热量食物是罪魁祸首之一。目前，无论是发达国家还是发展中国家，高热量食物在食品行业的大规模生产和营销方面都相当成功。这类食物在商店、餐馆、超市和家庭中随处可见。
两餐之间(尤其是晚餐后)吃零食，以及每天饮用果汁、碳酸饮料、糖果和高糖食物。这些不健康的饮食与肥胖风险增加密切相关。
★ 运动量的减少也导致肥胖率增加
体育锻炼应该是人们日常生活的一部分，但是随着青少年的学业负担增加、中年人的工作负担沉重，运动量大幅减少。如果平时不注意运动,长时间久坐,会导致脂肪堆积,从而出现肥胖的现象。
其他可能导致身体活动减少的因素包括花在电子游戏和移动设备上的时间增加，而花在户外活动上的时间减少。这些不良习惯都会损害人们的健康。
★ 睡眠不足导致皮质醇升高也不利于减肥
缺乏充足睡眠会引发皮质醇水平的升高，这对身体的减肥过程是不利的，因为高水平的皮质醇可能会干扰新陈代谢和影响体重管理的效果。
你也许见过，本来身材挺匀称的一个人，因为生病或是吃了一些药物而迅速变胖，这就是内分泌紊乱进而导致肥胖的结果。
许多外周激素参与中枢神经系统(CNS)对食欲和食物摄入、食物奖励或成瘾的控制。美味的食物和一些药物都能激活中脑边缘多巴胺(DA)奖励系统，而该系统对于调节人类和动物的成瘾至关重要。
★ 瘦素、胰岛素等激素会影响进食行为
来自脂肪组织的瘦素、胰腺的胰岛素和胃肠道的胆囊收缩素、胰高血糖素样肽-1(GLP-1)、肽YY3-36(PYY3-36)和生长素释放肽参与通过主要针对下丘脑和脑干的神经激素肠脑轴传递有关饥饿和饱腹信号，这些信号可能会直接或间接地调节食欲，影响个体的进食行为。
瘦素和瘦素受体的基因缺陷可导致儿童早发性严重肥胖。同时当内分泌系统出现紊乱时，可能会导致个体无法有效地控制食欲，进而对食物上瘾或是出现严重的暴饮暴食症。
肠道能量吸收、饱腹感调节和全身炎症
DOI:10.1016/B978-0-12-407825-3.00011-3.
★ 内分泌紊乱影响代谢更易导致肥胖
一些疾病如甲状腺功能减退会影响基础代谢率，导致能量代谢异常，进而影响体重控制，甚至引发肥胖。
胰岛素抵抗是指身体细胞对胰岛素的反应下降，导致血糖不能有效地被细胞吸收利用。这可能导致胰岛素分泌增加，促使脂肪细胞更多地吸收葡萄糖并转化为脂肪，从而引起肥胖。
多囊卵巢综合征(PCOS)一种影响女性生殖系统的疾病，患者常伴有胰岛素抵抗和雄激素水平异常。这些因素会导致体重增加和脂肪堆积，使得患者更容易发展为肥胖。
有证据表明，胎儿在宫内发育期间的营养不良可能决定了肥胖、高血压和2型糖尿病的后期发病，而这与基因遗传无关。这种现象表明，由于宫内生长的改变，可能存在基因表达的长期编程。
★ 胎儿时期的营养不良可能导致中老年时的肥胖
研究人员假设，子宫内不良的营养环境会导致身体器官发育缺陷，从而导致“程序化”的易感性，这种易感性与后来的饮食和环境压力相互作用，在几十年后导致明显的疾病。
这表明胎儿的生长和新陈代谢为了适应出生后营养不足的预期。这可能在子宫内具有生存优势，因为它将可用的营养物质定向到重要器官，并在以后的生活中，通过增加以脂肪形式储存能量的能力，为食物短缺时提供能量储备。
有报告显示腹部脂肪与出生体重呈负相关，一项研究提供了一些有说服力的证据，证明妊娠早期和晚期是随后肥胖发展的关键时期。与没有在怀孕期间接触过饥荒的对照组相比，那些胎儿在怀孕的前两个月接触过饥荒等到成年后的肥胖患病率明显更高。
肠道微生物群在肥胖中的作用是多方面的，并且与肥胖的发生和发展密切相关。肠道微生物群参与能量稳态的调节，并通过影响营养吸收、食欲和脂肪组织功能来影响肥胖的发生。
接下来我们详细了解下肠道微生物群在肥胖中的作用和角色。
越来越多的研究和谷禾实践检测数据表明肠道微生物群与肥胖之间存在着许多相互作用，虽然大人群水平来看，肠道菌群只能解释其中部分的肥胖原因，但是在个体水平上，肠道菌群的状况和构成对于肥胖以及肥胖相关的能量摄入，炎症反应，食物消化等都息息相关。
肠道菌群在肥胖中的作用简单分为两个层面，直接参与与间接影响。
一，菌群是直接影响致肥胖途径还是通过其成分/代谢产物影响致肥胖途径？
二，是否存在导致肥胖的特定宿主-微生物信号传导机制？
队列人群和小鼠研究试验均表明，肥胖个体的肠道微生物群种类和丰富度与正常体重个体存在明显差异。
★ 肥胖人群与健康个体之间占主导的肠道微生物不同
大量研究集中于拟杆菌门和厚壁菌门水平变化与肥胖和减肥之间的动态关系。通过比较瘦人和肥胖个体的肠道菌群，发现大人群水平上肥胖个体的拟杆菌门比例降低，而厚壁菌门水平升高。更有趣的是，经过饮食治疗后，拟杆菌门的相对丰度增加，而厚壁菌门的相对丰度降低。
在谷禾的检测案例里也发现，同一个人减肥前后的肠道菌群构成（如下桑基图展示）发生了较大的变化，有的肠型也会发生改变。
减肥前后的主要肠道菌群构成变化
通过上图的变化可以看到：减肥之后拟杆菌门的比例增加，与此同时，普雷沃氏菌属的丰度也大大增加，其他菌属的构成也有一定程度的变化。
该案例通过饮食管理和膳食纤维补充，减肥后普雷沃氏菌占比为主可能是水果蔬菜、高纤维豆类的饮食摄入相关。
★ 减肥的效果与基线肠道菌群相关
2021年，发表在《Gut Microbes》和《Gastroenterology》两篇研究分别以饮食控制和维生素给予为变量，同时都研究了基线时和干预后肠道菌群的变化。研究结论表示作为节食前个人体重减轻轨迹的预测指标，基线肠道微生物的作用超过了其他因素。
doi: 10.1053/j.gastro.2021.01.029.
同时使用随机森林算法，基于相对于基线的种水平物种变化来预测体重下降，预测精度R=0.271，发现R. gnavus (MGS0160), Bacteroides massiliensis (MGS1424)和Bacteroides finegoldii (MGS0729)这三个物种在模型中贡献度最大。
此外，基线菌属如普雷沃氏菌，罗氏菌属（Roseburia）的丰度也会影响饮食营养干预的减肥效果。
这些研究同时确定有哪些饮食因素与个体的体重下降相关。使用GLMMLASSO模型，结果如下图，当coef为非零时被认为是显著的。发现，在所有受试者中，体重下降与卡路里摄入量(系数=-0.153)、膳食中大量营养素组成(脂肪，系数=-0.161；碳水化合物，系数=-0.055；蛋白质，系数=0.084；纤维，系数=0.1)、膳食微量营养素含量和体力活动之间的具有弱相关。
Jie Zhuye, et al., .Gastroenterology, 2021
但是在个体间有很大差异。例如在受试者F00161中，纤维摄入量的增加与减肥之间存在正相关关系，而在F00147中，受试者的脂肪摄入量增加与体重减轻之间存在负相关关系。相反，尽管纤维或脂肪摄入量发生变化，F00203人仍然对体重变化不敏感。所以，即使是相似的膳食大量营养素，体重反应也是高度个性化的。
饮食控制期间肠道菌群的组成变化是否会影响减肥轨迹？
研究发现许多参与者的肠道菌群组成发生了实质性的变化，0-3个月的微生物群的变化幅度与体重下降的程度呈正相关，有15个个体肠型被改变了，体重变化范围从20公斤到+7公斤。这两个时间段都是一致的。这一发现表明，在饮食控制计划中，饮食和肠道菌群之间存在着持续的相互作用。如下图：
Jie Zhuye, et al., .Gastroenterology, 2021
这些结果表明可以基于基线肠道菌群组成和饮食数据建立个性化的体重预测模型。我们可以利用肠道菌群的分布做个性化的饮食推荐，以此调节体重，进而促进宿主健康。
此外，谷禾根据权威研究和检测大数据库，在菌群检测报告中给出了肥胖，便秘，失眠，过敏等症状相关菌（包括正相关，负相关菌，证据强度，菌的说明和异常菌的个性化干预调整措施）。
如下是谷禾菌群报告里肥胖相关菌的截图展示：
与肥胖症状相关的菌属
这些菌里，包括有益菌，核心菌，以及有害菌和致病菌等。部分菌在以往文章中详细介绍过：
★ 普雷沃氏菌——在摄入膳食纤维后对减脂更有利
普雷沃氏菌丰度高的健康超重成人在食用富含全谷类和纤维的随意饮食6周后，比普雷沃氏菌丰度低的受试者减脂更多。
普雷沃氏菌的高水平不仅与肥胖有关，且与非糖尿病患者的BMI指数、胰岛素抵抗、高血压和非酒精性脂肪性肝显著相关。
★ Blautia——治疗炎症肥胖相关的潜力菌
Blautia是肠道中常见的乙酸生产者，可通过激活G蛋白偶联受体 GPR41 和 GPR43 来抑制脂肪细胞中的胰岛素信号传导和脂肪积累，进而促进其他组织中未结合的脂质和葡萄糖的代谢，从而减轻肥胖相关疾病。
Blautia是有效减肥组女性肠道菌群中的优势菌属，但在减肥无效组中则不然。Blautia，特别是B. luti和B. wexlerae，可能有助于减少与肥胖相关的炎症。
肠道核心菌属——经黏液真杆菌属（Blautia），炎症肥胖相关的潜力菌
★ Bifidobacterium——减轻体重和减少体脂
双歧杆菌对糖尿病、肥胖症和高脂血症的有益作用也得到了研究，证据显示其对普通人群的血糖水平和胰岛素抵抗具有有益作用，同时还能降低孕妇妊娠糖尿病的发病率。
★ Phascolarctobacterium——帮助减肥
比较容易减肥的人体肠道内考拉杆菌属(Phascolarctobacterium)水平较高，因此该菌也被认为可以用来预测肥胖指标。在代谢综合征女性中观察到的Phascolarctobacterium属的丰度高于代谢综合征男性。
肠道核心菌属——考拉杆菌属（Phascolarctobacterium），与减肥相关？
★ Ruminococcus——含量过多与炎症和肥胖有关
瘤胃球菌(Ruminococcus)在新陈代谢中起着至关重要的作用。
一项研究包括肥胖组(BMI≥40kg/m2)和对照组(BMI18.5~ 24.9kg/m2之间)的粪便菌群，其中Ruminococcus bromii, Ruminococcus obeum 在肥胖患者中丰度较高。
瘤胃球菌喜欢植物中的多糖。如果肠道中有过多的瘤胃球菌，细胞可能会吸收更多的糖，导致体重增加。
★ Desulfovibrio——含量过高与肥胖相关
脱硫弧菌属(Desulfovibrio)里的一种能够引起炎症的细菌，当其含量过多时与肥胖相关。并在便秘型肠易激综合征患者，帕金森，系统性硬化症患者患者富集，可产生硫化氢对肠道上皮具有毒性，会导致人体腹泻。
★ 嗜胆菌属——喜欢脂肪、耐胆汁的促炎菌
嗜胆菌属(Bilophila)是变形菌门，脱硫弧菌科的一种厌氧、革兰氏阴性、耐胆汁，该菌是“喜欢动物脂肪喜欢胆汁”的微生物——在以动物为基础的饮食，尤其富含肉类和乳制品脂肪时，其肠道中Bilophila丰度会增加。
《Nature》杂志的一项研究发现，当人们从素食转变为以肉类和奶酪为主的饮食结构上时，他们肠道里的细菌Bilophila几乎立即增加，但植物性为主的饮食结构可以降低该菌群的数量。
Bilophila是机会致病菌，其丰度的增加与肠道炎症相关。其代表菌种Bilophila wadsworthia增加了高脂饮食诱导的代谢综合征，这是一种与低程度全身炎症相关的疾病，伴随着较高的体重指数。
肠道重要菌属——嗜胆菌属 （Bilophila）喜欢脂肪、耐胆汁的促炎菌
★ 脆弱拟杆菌——肥胖儿童中含量较高
宿主的生活方式和生理状态也会影响肠道脆弱拟杆菌的丰度。例如，缺乏运动可能会导致脆弱拟杆菌和其他拟杆菌属物种显著富集。
以往的研究表明，脆弱拟杆菌过多与肥胖呈正相关，肥胖儿童中脆弱拟杆菌的丰度高于瘦儿童。
扩展阅读：
★ 短链脂肪酸影响饱腹感、促进能量消耗
菌群关键代谢物短链脂肪酸(SCFA)可以说是研究最广泛的微生物代谢物，对人体代谢有许多影响。
短链脂肪酸(SCFA)在维持宿主健康和影响代谢方面发挥着广泛的作用。SCFA调控体内各种生理过程，包括维持结肠上皮和粘液水平的先天性肠道屏障的完整性、调节肠道蠕动以及控制重要肠道激素的分泌，如肽YY(PYY)、血清素、胃抑制肽和胰高血糖素样肽1(GLP-1) 。
短链脂肪酸参与L细胞产生的肽YY和胰高血糖素样肽1(GLP1)激素的调节。这两种激素都调节神经系统的饱腹感，GLP1在葡萄糖刺激的胰岛素敏感性和分泌中也起作用。
-乙酸盐
乙酸盐的健康影响还存在争议。一些研究将其与通过GPR41/43相互作用减少食欲、减轻体重以及增强胰岛素敏感性联系起来，而另一些研究则表明其作为肝脏和脂肪组织脂肪产生的底物，在促进肥胖方面发挥着作用。
-丙酸盐
丙酸可由拟杆菌属、考拉杆菌属(Phascolarctobacterium succinatutens)、戴阿利斯特杆菌属(Dialister)和韦荣氏球菌属通过琥珀酸途径产生；或是由埃氏巨球形菌属(Megasphaera elsdenii)、粪球菌属(Coprococcus catus)、沙门氏菌属(Salmonella spp.)、Roseburia inulinivorans和Ruminococcus obeum通过丙烯酸途径产生。
人体研究表明，丙酸具有整体抗肥胖作用，因为它可以增加餐后GLP-1和PYY水平，减少体重增加、腹部脂肪和肝细胞内脂质含量，并预防胰岛素敏感性问题。丙酸还通过减少中性粒细胞释放白细胞介素8(IL-8)和肿瘤坏死因子α(TNF-α)而表现出抗炎特性。
-丁酸盐
在胃肠道发酵产生的所有短链脂肪酸中，丁酸尤其值得注意。重要的产丁酸属和种有Coproccocus 属、Anaerostipes属、真杆菌属(Eubacterium)、普拉梭菌(Faecalibacterium prausnitzii)和罗氏菌属。
丁酸盐是成熟结肠细胞的主要能量来源，支持结肠健康，并且是一种具有强效抗炎特性的微生物代谢物，局部和系统性作用均有。此外，丁酸盐在调节局部和全身免疫、维持粘膜完整性和抑制细胞水平的肿瘤改变方面起着至关重要的作用。丁酸盐与丙酸盐类似，具有通过刺激食欲抑制激素的释放和促进瘦素的合成来减少肥胖的作用。
★ 胆汁酸影响脂肪代谢
许多研究报告了肠道微生物组、胆汁酸和肥胖或肥胖相关疾病之间存在联系。胆汁酸在肠道中与脂肪分子结合，形成复合物，促进脂肪的分解和吸收。适当的胆汁酸可以帮助提高脂肪代谢效率，减少脂肪在体内的堆积。
此外，胆汁酸在消化系统中可以影响胃液分泌，从而影响饱腹感和食欲调节。适当的胆汁酸水平可以帮助控制饥饿感，减少摄入的热量，有助于减轻体重。
★ 吲哚——抗肥胖特性
一项研究发现较高的血浆吲哚丙酸水平与降低患2型糖尿病的风险之间存在关联。
另一项研究发现，与瘦对照相比，患有2型糖尿病的肥胖受试者的吲哚丙酸水平降低。吲哚丙酸显示通过与孕烷X受体结合并随后下调肿瘤坏死因子α来调节炎症。
吲哚丙酸也被证明在小鼠中具有抗肥胖活性，微生物衍生的吲哚乙酸进一步限制了巨噬细胞中脂肪酸的积累和炎症标志物的产生。
★ 谷氨酸过量与肥胖潜在危害有关
谷氨酸是一种多功能氨基酸，谷氨酸在生物体内的蛋白质代谢过程中占重要地位。根据对肥胖和瘦受试者的队列进行的全基因组关联分析显示，谷氨酸盐具有潜在危害。
通过进行途径分析，谷氨酰胺/谷氨酸转运系统在肥胖个体中高度富集。这与拟杆菌属(包括B.thetaiotaomicron)的物种呈负相关。事实上，与瘦受试者相比，肥胖者体内这种细菌的数量减少。因此谷氨酸与人体肥胖之间也存在一定联系。
★ 肥胖人群的肠道微生物能够更多地获取能量
对肠道微生物群影响膳食能量收集和储存过程的探索揭示了两种关键机制：肥胖人群具有分解难以消化的膳食细菌多糖水解酶从而对多糖降解；以及抑制一种名为禁食诱导脂肪因子(FIAF)或血管生成素样4(ANGPTL4)的脂蛋白脂肪酶(LPL)抑制剂的肠道基因表达。
一项比较肥胖小鼠及瘦小同窝小鼠的功能性宏基因组的研究发现，肥胖微生物群富含八个能够水解膳食多糖的糖苷水解酶家族。第二种机制涉及微生物对FIAF的抑制，通过影响LPL活性导致脂肪堆积增加。
细菌多糖水解产生脂肪形成底物，即单糖和短链脂肪酸。肠道微生物群还通过增强钠/葡萄糖转运蛋白-1(SGLT1)的表达以及使小肠毛细血管密度加倍来促进有效的单糖吸收。这些脂肪形成底物到达肝脏后促进了肝脏甘油三酯的合成。
★ 肠道微生物群的组成影响从食物中获取的能量
“能量获取理论”最近也在人类受试者身上进行了测试。招募了12名瘦弱和9名肥胖的成年男性，在最初3天的体重维持饮食之后，以随机交叉的方式分配到2400或3400千卡/天的饮食，持续3天。
在初始体重维持饮食中，瘦人和肥胖个体的三大细菌门(厚壁菌门、拟杆菌门和放线菌门)存在显著差异。作为对改变的热量负荷的反应，肠道厚壁菌门增加、拟杆菌门减少与宿主能量吸收增加约150kcal有关。
瘦人似乎对增加热量摄入更为敏感，在2400vs. 3400 kcal/天饮食中，粪便能量损失和肠道微生物组成的变化均显著减少。而肥胖个体没有出现类似的变化。我们认为，与体重维持饮食相比，能量摄入的差异程度可能会通过肠道微生物群影响饮食中能量的吸收效率。
暴饮暴食是肥胖的主要诱因，是由调节食物摄入的过程失衡造成的，包括“饥饿”、“食欲”和“饱腹感”，以及环境因素。
★ 饱腹和饥饿信号影响人们的进食行为
正常的饮食行为在我们感到饱腹(饱腹感)时就会停止，并在感到饥饿一段时间后再次开始。两餐之间的时间是饱腹感的指标。有许多肠道激素会向大脑传递“饱腹”或“饥饿”的信号。肠内分泌L细胞分泌的胆囊收缩素(CCK)和胰高血糖素样肽1(GLP-1)是与饱腹感相关的肠道激素，可传递“饱腹”信号。
肠内分泌L细胞分泌的肽YY(PYY)和肠内分泌K细胞分泌的葡萄糖依赖性胰岛素促泌多肽(GIP)也传达“饱腹感”，而胃细胞分泌的生长素释放肽则传达决定开始进餐的“饥饿”信号。
★ 短链脂肪酸可以影响激素水平进而调节饱腹感
研究表明，肠道微生物群和其发酵产物短链脂肪酸可以影响肠道激素水平，进而调节饱腹感。肠内分泌L细胞分泌的GLP-1和PYY含有短链脂肪酸受体GPR41和GPR43，暗示结肠短链脂肪酸的生成与食欲或摄食量存在关联。
膳食纤维可选择性地支持肠道中有益细菌的生长和短链脂肪酸的产生。与饲喂对照饮食或高蛋白饮食的大鼠相比，饲喂高纤维饮食的大鼠血浆GLP-1和PYY水平较高，血浆GIP水平较低，结肠PYY mRNA水平增加5倍，胰高血糖素原mRNA水平增加11倍。
菊粉型果聚糖已被证明可以提高血浆GLP-1水平和结肠胰高血糖素原基因表达，保护免受高脂肪饮食引起的肥胖。一项人体研究表明，每天摄入21克低聚果糖(FOS)可降低超重成人的生长素释放肽并增加PYY，同时减少卡路里摄入量，有助于减肥。
★ 肠道微生物通过影响免疫也会导致贪食、肥胖
另一个影响食物摄入和肥胖的因素是肠道微生物群与先天免疫系统之间的相互作用。Toll样受体5(TLR5)是被广泛研究的受体之一。TLR5在小鼠肠粘膜中高表达，可以识别细菌鞭毛蛋白作为病原相关分子模式(PAMP)，与肠道炎症和肠道微生物群的变化有关。
最新研究表明，TLR5基因敲除小鼠(T5KO)表现出贪食、肥胖、代谢综合征以及相关的高脂血症、高血压和胰岛素抵抗。T5KO小鼠的贪食/肥胖表型与肠道微生物群组成的细菌物种水平变化相关，T5KO小鼠有116种来自不同门类的细菌属丰富或减少。
将T5KO小鼠肠道微生物移植到健康小鼠中，导致健康小鼠发展代谢综合征，表明T5KO小鼠的肠道微生物影响代谢健康。
总的来说，肠道微生物群通过短链脂肪酸信号传导或与先天免疫系统相互作用，在调节食欲、肥胖和糖尿病方面发挥着重要作用。
因此，可发酵纤维和益生元等膳食成分以及肠道内生成的微生物代谢产物可以作为对抗这些疾病的简单而有效的手段。
肥胖与慢性、轻度全身性炎症相关。脂肪细胞和肥胖下的脂肪组织内的巨噬细胞都释放炎症细胞因子。这种轻度全身性炎症部分来源于细菌脂多糖(LPS)从肠道进入血液循环。
血浆中脂多糖浓度增加两到三倍，被称为“代谢性内毒血症”，与肥胖、胰岛素抵抗、糖尿病和动脉粥样硬化等多种慢性疾病相关。
★ 高脂饮食会加剧炎症状态
肠道脂多糖倾向于通过乳糜微粒携带，这些是脂蛋白颗粒，用于输送膳食脂质。因此，高脂饮食可能诱发或加剧代谢性内毒血症。
肠道通透性可能导致脂多糖位移，肠道微生态失调或引发肠道壁炎症可能增加通透性。双歧杆菌和乳酸杆菌的几种菌株及其代谢产物(如短链脂肪酸)已被证实能促进紧密连接蛋白的表达，这些蛋白维持有效的肠道屏障。而肠道中双歧杆菌相对缺乏与肠道通透性增加相关。
★ 肥胖状态下促炎巨噬细胞比例增加
引起脂肪组织炎症加剧的一个关键因素是巨噬细胞的渗入。产生促炎细胞因子的脂肪组织主要来自渗入的巨噬细胞。动物研究表明，巨噬细胞在肥胖中逐渐积累，瘦小鼠脂肪组织中不到10%的细胞是巨噬细胞，而肥胖小鼠中这一比例超过50%。
巨噬细胞本身表现出不同表型，可极化为促炎的“M1”或抗炎的“M2”表型。肥胖状态改变了M1和M2巨噬细胞的比例，导致M1巨噬细胞增加。
注：有趣的是，TLR4缺乏可减轻脂肪组织炎症，促进脂肪组织和腹膜巨噬细胞极化为M2型，但不会影响全身胰岛素敏感性。
另一项研究比较了无菌小鼠和大肠杆菌单个定植小鼠，结果显示单个定植小鼠脂肪组织中存在脂多糖依赖性巨噬细胞积累。大肠杆菌的定植还增加了巨噬细胞的极化，使其转变为促炎的M1型，并导致葡萄糖和胰岛素耐受性下降。
小结
肠道微生物组影响肥胖和相关代谢状态的三种机制，即通过能量获取、食欲调节和炎症状态，综合起来看，每条途径都是协同作用而非独立作用。这些调节过程的核心是宿主、微生物组和饮食之间复杂而动态的三向相互作用。
人体的消化过程和细菌作用在肠道中协同处理膳食成分。产生的代谢产物的特征取决于宿主遗传、宿主生理和肠道微生物的组成。微生物与营养消化产物结合，可以通过与宿主细胞受体的特定相互作用或以非特定方式进入一般血液循环，对宿主代谢产生不同的影响。
以下是来自君好美健康科技公司的3个案例，采取“膳食纤维+后生元”君好美膳食片作为主食，三餐吃饱——肉鱼蛋奶豆制品蔬菜充分吃，水果干果控制吃，在基本不改变在原有饮食情况下，一段时间后，个案的体重体脂明显下降、肠菌菌群得到有效改善。
案例一
女，44岁，原本体重为182.5斤，属于严重偏胖。
经历144天的改善后，体重减轻了36.3斤，减脂了22.2斤，减肥效果非常明显。体脂率、皮下脂肪和内脏脂肪都有所减少。
身体数值的各项变化
编辑
改善前后的报告对比
可以看到：在额外补充膳食纤维后，健康总分升高，肠道微生物的结构更健康，通过增加膳食纤维来增加微生物的数量和多样性是非常有效的。有益菌的分值提高，有害菌明显减少，肠型由原来拟杆菌型变成了普雷沃氏菌型，慢病风险总分下降。
▸ 具体到菌种
活泼瘤胃球菌与短链脂肪酸的产生有关。与非酒精性脂肪肝病和肥胖等疾病存在正相关。在改善后由原本的过高丰度，降低到了正常水平。
干预前：
干预后：
颤螺菌属也是与肥胖相关的菌群，过多或过少都可能影响肥胖。在改善后由原本的过低，丰度有所增加，恢复到了正常水平。
干预前：
干预后：
泛菌属是一种条件致病菌，过多导致菌群紊乱，炎症和感染。而在补充膳食纤维后丰度有所降低(尽管还有一点偏高)。
干预前：
干预后：
此外，丙酸盐的丰度也有一定程度的提高。有充分证据表明，随着膳食纤维摄入量的增加，产生的短链脂肪酸(SCFA)也增加。SCFA能够激活游离脂肪酸受体，从而促使厌食激素(如瘦素和肽YY)的分泌。在减肥中发挥益处。
根据以上这些变化，可以看出在额外补充膳食纤维后，可以在一定程度上改善人体的肥胖和代谢健康。
案例二
女，52岁，原本体重为142.4斤，属于严重偏胖。
经历73天的改善后，体重减轻了11.6斤，减脂了7斤，虽然没有上一个人减重多，但是BMI恢复到了正常水平。体脂率、皮下脂肪和内脏脂肪也均有所减少。
身体数值的各项变化
改善前后的报告对比
可以看到，该女性在经过干预后，健康总分也升高了。并且菌群变得更健康、对于慢病的控制评分更高，营养也更均衡了。肠道菌群多样性提高，有害菌明显减少。
与此同时，核心菌属也发生了一定程度的变化：
干预前：
干预后：
重要的肠道基石菌，产短链脂肪酸菌属罗氏菌在改善后由原来的丰度过低变成了正常丰度。罗氏菌具抗炎特性，有助于分解不可消化的碳水化合物如膳食纤维，对健康有利。
干预前：
干预后：
过多会导致菌群紊乱的副拟杆菌属由原本的过高丰度降低到了正常值。
肠道核心菌——副拟杆菌属(Parabacteroides)，是否是改善代谢减轻炎症的黑马？
干预前：
干预后：
能够产生脂多糖，代谢生成苯酚，引发感染和并发症的梭杆菌属丰度由原来的过高水平恢复到了正常水平。
梭杆菌属Fusobacterium——共生菌、机会致病菌、致癌菌
干预前：
干预后：
过高时会导致肥胖和2型糖尿病的副萨特氏菌属在额外补充膳食纤维后丰度也有所下降(尽管仍然高于正常值)。
干预前：
干预后：
随着膳食纤维摄入量的增加，丁酸盐的丰度有所上升。丁酸对于维持肠道内环境温度预防结直肠癌发生具有重要作用，是肠上皮细胞最重要能量来源，对肠粘膜有营养作用，利于代谢健康的重要物质。
案例三
男，54岁，原本体重为131.1斤，属于标准体重，本来健康状态就比较好。因此在经历173天后，体重只下降了4.4斤，减脂2.1斤。体脂率、皮下脂肪、内脏脂肪也稍微有所下降，但都变得更健康了。
此外，三个案例可以看出膳食纤维对不同基础体重人群的作用效果不太一样，大体重人群在额外补充膳食纤维后减重更多。
身体数值的各项变化
改善前后的报告对比
<来源：谷禾肠道菌群健康检测数据库，下同>
根据谷禾的健康报告前后对比可以看到，该男性在经过干预后，健康总分升高，对于慢病控制的评分显著升高。肠道微生物的多样性变得更丰富，有害菌减少明显。
干预前：
干预后：
过高时与肥胖相关，可能通过抑制乙酸水平来加速肥胖的脆弱拟杆菌在额外补充膳食纤维后丰度降低到了正常水平。
干预前：
干预后：
肠道的条件性致病菌泛菌属，过多导致菌群紊乱，炎症和感染。在补充额外的膳食纤维后水平也下降到正常值。
肠道微生物群多样性和高纤维摄入量与长期体重增加较低有关
此外一项对1632个人的研究也发现，微生物群多样性会影响膳食纤维与体重增加之间的关系。在微生物群多样性较高的人群中，纤维摄入量与体重增加风险降低有显著相关性。
膳食纤维对体重的有益作用可能在微生物组多样性较高的个体中更为明显。实验表明，纤维摄入会降低饮食的能量密度，由此产生的短链脂肪酸促进肠道糖异生、肠促胰岛素形成并随后产生饱腹感，同时短链脂肪酸也会向宿主输送能量并影响脂肪异生。
TIPs: 膳食纤维与益生元的区别
膳食纤维和益生元虽然都是植物性食物中的复杂碳水化合物，但它们之间存在一些区别:
1.膳食纤维的定义: 膳食纤维是指植物性食物中不被人体消化酶分解的碳水化合物，包括不溶性纤维和可溶性纤维。不溶性纤维，如纤维素，主要作用是增加大便体积，促进肠道蠕动，帮助消化系统健康。可溶性纤维，如果胶和树胶，可以溶解在水中，形成凝胶状物质，有助于降低血糖和胆固醇。
2.益生元的定义: 益生元是一种可溶于水的可溶性纤维，它作为益生菌的食物，可以被肠道中的有益细菌发酵，从而促进有益细菌的生长和活动。益生元主要包括低聚果糖(FOS)菊粉、低聚半乳糖(GOS)等。
3.作用机制: 膳食纤维的作用更广泛，包括促进肠道蠕动、帮助排便、降低血糖和胆固醇等。而益生元的主要作用是喂养和促进益生菌的生长，尤其是那些能够产生短链脂肪酸(如丁酸盐)的细菌，这些短链脂肪酸对肠道健康至关重要。
4.种类: 膳食纤维的种类很多，包括纤维素、半纤维素、果胶、树胶、抗性淀粉等。而益生元的种类相对较少，主要是一些特定的低聚糖和某些类型的多糖。
5.健康益处: 膳食纤维对整体消化系统健康有益，而益生元则更专注于通过促进益生菌的生长来改善肠道微生物群的平衡。
总的来说,膳食纤维是一个更广泛的概念，包括了益生元但它们的作用和重点略有不同。膳食纤维对消化系统的整体健康有益，而益生元则专门针对促进一些细菌的生长。
拓展：不同纤维对肠道菌群的影响
一项研究了不同谷物纤维(包括麦麸)对健康成人肠道菌群组成的影响。
-食用小麦纤维对肠道微生物的影响：
食用小麦纤维或麸皮纤维对肠道菌群有显著影响，以下门类的菌群均显著增加：
双歧杆菌(Bifidobacteria) ↑↑↑
乳酸杆菌(Lactobacillus) ↑↑↑
奇异菌属(Atopobium) ↑↑↑
肠球菌(Enterococci) ↑↑↑
梭状芽孢杆菌(Clostridia) ↑↑↑
毛螺菌科(Lachnospiraceae) ↑↑↑
埃格氏菌(Eggerthella) ↑↑↑
柯林斯菌(Collinsella) ↑↑↑
棒状杆菌(Corynebacterium) ↑↑↑
拟杆菌(Bacteroides) ↑↑↑
普氏菌属(Prevotella) ↑↑↑
-食用大麦纤维对肠道微生物的影响：
所有研究都表明大麦纤维对肠道菌群标志物有显著影响：要么改变微生物群落 ，要么改变发酵代谢物。发现厚壁菌门和放线菌(特别是罗氏菌属、Dialister、真杆菌和双歧杆菌)显著增加，拟杆菌减少。
其余3项研究测量了发酵标志物，结果显示，在食用大麦纤维后，总短链脂肪酸、丁酸盐和乙酸盐显著增加，呼气氢显著增加。由于发酵代谢物的积极作用，血糖反应同时改善。
-食用燕麦纤维对肠道微生物的影响：
燕麦粒的外层含有不溶性和可溶性(β-葡聚糖)纤维的混合物，这两种纤维都为肠道微生物群提供了食物来源。已证实可溶性燕麦β-葡聚糖有助于降低血液胆固醇水平。
对患有轻度高血糖症或高胆固醇血症的参与者研究了每天早餐食用全麦燕麦片与精制谷物片的影响。据报道，食用全麦燕麦片后，粪便总细菌、乳酸杆菌和双歧杆菌数量显著增加，而食用精制谷物片后，总细菌数量和双歧杆菌数量均下降。
-食用玉米纤维对肠道微生物的影响：
玉米的淀粉含量相对于其他谷物来说较高，麸皮含量较低。
一项急性干预研究比较了单次食用48克全麦玉米早餐麦片(14.2克纤维)对肠道菌群的影响，并与48克低纤维玉米早餐麦片(0.8克纤维)进行了比较。
3周后，高纤维组和低纤维组均报告粪便双歧杆菌增加，高纤维组的增幅更大，但未达到显著性，乳酸杆菌、肠球菌和奇异菌属物种的增加不显著。
-混合全谷物对肠道微生物的影响：
全麦谷物包括谷物的胚乳、胚芽和麸皮成分，因此其营养成分与谷物的麸皮纤维部分不同，这可能会影响肠道微生物群。
共计357人的研究发现，增加完整谷物纤维的摄入具有显著的益生元作用，细菌多样性、放线菌、双歧杆菌、梭菌、毛螺菌显著增加；但阿克曼氏菌、罗氏菌、乳酸杆菌和肠球菌的增加趋势不显著。促炎性肠杆菌科细菌的水平也显著下降。
作者认为，对高纤维干预的反应取决于基线肠道微生物丰富度——由于膳食纤维的增加，基线微生物丰富度有限的人会随着时间的推移表现出更大的微生物群变化。
如今全球肥胖症的流行，寻求新的有效解决方案已成为研究的重中之重。这主要是因为大多数人无法长期坚持既定的饮食和身体活动方案，从而无法达到并保持健康的体重。
肠道微生物群由于位于宿主营养/能量代谢的关键位置并能够影响它，因此已成为一种有希望的新治疗靶点。
饮食、肠道微生物群和肥胖之间的相互关系是高度互动和动态的。虽然饮食热量摄入是能量平衡方程的主要因素，研究估计现在知道某些肠道微生物可以从饮食中获取“额外”的能量，大约150千卡/天；相当于一年内可能增加6.8公斤的体重。
除了热量含量外，饮食成分也是与肥胖相关的饮食-微生物相互作用的重要因素，例如肠道微生物失调以及高脂饮食引起的全身炎症。
肠道微生物还通过调节食欲、食物摄入和饱腹感来影响肥胖：这是能量平衡的一部分。膳食纤维、合生元是调节肠道微生物组成的有效方法，这些干预措施不仅降低了体重，体脂，而且同时改善了与肥胖和相关代谢状况相关的生物标志物，例如血糖水平、胰岛素敏感性、血浆脂联素等。
总体而言，这些结果表明，通过膳食纤维，合生元以及饮食调节肠道微生物群可以作为人类减肥的独立方法，同时可以有助于减轻风险并控制肥胖相关疾病(如心血管疾病、胰岛素抵抗和2型糖尿病)的症状。
在当前肥胖流行和健康挑战的背景下，个体化肠道菌群干预显得尤为重要。每个人的肠道微生物群独一无二，受基因、生活方式和环境等多方面影响。因此，针对个体的肠道菌群进行精准干预，可以更有效地调节体重、改善健康状况。
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谷禾健康
目前越来越多营养概念诸如”低碳水化合物饮食”正在流行，然而，所有的碳水化合物都是不好的吗? 其实并非如此。
其中，抗性淀粉就是一种特殊的碳水化合物，它与我们通常所熟知的淀粉有区别。抗性淀粉之所以得名，是因为它能够抵抗人体消化酶的作用，逃离被吸收的命运，直接进入肠道。这种特性使得抗性淀粉拥有许多健康功效，它不仅能调节血糖，还能促进有益菌的生长，改善肠道功能，甚至还能增强饱腹感，帮助控制体重。
抗性淀粉天然存在于豆类（如扁豆、鹰嘴豆）、某些谷物（如大麦、燕麦）、块茎（如土豆、山药）等食物中。此外，各种食品加工和烹饪方法可以提高食品中的抗性淀粉含量，进一步使这种淀粉的潜在膳食来源多样化。
作为一种膳食纤维，抗性淀粉可以作为微生物发酵的底物，例如拟杆菌属，瘤胃球菌，双歧杆菌等可以发酵抗性淀粉。
一些肠道细菌促进抗性淀粉发酵产生短链脂肪酸。短链脂肪酸的主要功能是改善肠上皮屏障的完整性，缓解局部和全身炎症，产生全身效应，影响代谢健康、免疫功能，甚至可能影响大脑健康。
目前代谢性疾病负担正在增加，一些膳食可以通过调节肠道菌群干预疾病，其中抗性淀粉也很重要，它结合了传统和科学，促使研究人员和消费者重新审视传统饮食习惯并认识到其潜在的健康影响。
本文探讨了抗性淀粉和肠道微生物组之间复杂的相互作用，包括抗性淀粉影响微生物群落的机制、这些相互作用对健康的影响。此外，还讨论了富含抗性淀粉的饮食对肠道健康的影响。随着对肠道菌群在健康和疾病中的作用了解越来越多，强调从天然来源获取抗性淀粉的饮食将会不断增长，为营养干预提供新途径。
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什么是抗性淀粉？
抗性淀粉（RS）是一种不被人体消化酶分解的淀粉，被认为是膳食纤维。
淀粉作为葡萄糖的储存形式天然存在于植物中。食品中的淀粉可分为慢消化淀粉（SDS）、快速消化淀粉（RDS）或抗性淀粉（RS）。
一般淀粉在小肠中迅速分解并转化为葡萄糖，并迅速吸收到血液中，而抗性淀粉则抵抗正常消化，因此得名。它不会分解成葡萄糖，而是不受干扰地通过消化道，直到到达结肠。
首先，淀粉的基本结构基于两种不同的葡萄糖聚合物——直链淀粉和支链淀粉。
直链淀粉主要是由α-1,4-葡萄糖单元组成的线性分子，与支链淀粉的分支结构形成对比，支链淀粉还包含α-1,6键连接。
这两种组分的比例及它们在淀粉颗粒内的排列方式显著影响淀粉的可消化性。这些分子越密集、排列越紧密，消化酶就越难接近它们。
抗性淀粉（RS）是一种独特的膳食纤维，不是在小肠中消化，而是在大肠中发酵。不同食物类别（包括谷物、豆类、块茎和某些加工食品）中抗性淀粉的含量差异很大。
doi.org/10.1016/j.fochx.2024.101118
谷物，特别是大麦、燕麦和全麦等全谷类食物，是抗性淀粉的重要来源，尤其是在它们经过最低限度加工的情况下。比如，煮熟并冷却大米会增加其抗性淀粉含量，这是由于直链淀粉的逆淀粉化作用。
扁豆、鹰嘴豆等豆类也富含抗性淀粉。它们的抗性淀粉含量归因于它们的高直链淀粉和支链淀粉比率，这有助于它们缓慢的消化率。烹饪和冷却过程进一步增加了其抗性淀粉含量。
块茎，包括马铃薯和山药，含有抗性淀粉，尤其是在煮熟和冷却时，这是一个诱导淀粉回生的过程。这使得冷土豆沙拉等菜肴成为良好的抗性淀粉来源。
某些加工食品，特别是那些由全谷物制成或含有 抗性淀粉作为成分的食品，可能是重要的抗性淀粉来源。经过挤压烹饪等过程的全麦面包和意大利面保留了大量的抗性淀粉。
了解这些来源及其抗性淀粉含量对于饮食计划和营养优化至关重要。
在此基础上，抗性淀粉可以根据其起源和特性大致分为四种主要类型：
RS1型（RS1）：由于食物基质和蛋白质外壳形成的保护屏障，这种形式的 RS 在物理上无法被酶接近。常见的来源包括全谷物和种子。
RS2型（RS2）：RS2 的特点是其天然颗粒形式，主要存在于某些生食中。例子包括生土豆、青香蕉、高直链淀粉玉米。这些来源的高直链淀粉含量导致紧密堆积的颗粒结构，限制了酶的获取。
RS3型（RS3）：也称为逆行淀粉，当某些食物煮熟然后冷却时会形成 RS3。这种冷却过程导致淀粉分子的重新排列和重结晶，进一步使它们对酶分解具有抵抗力。煮熟和冷却的土豆、意大利面和米饭等食物是 RS3 的主要来源。
RS4型（RS4）：这种类型包括食品中天然不存在的化学改性淀粉，例如一些商业生产的面包和糕点。各种工业过程在淀粉分子中引入交联或取代，以增强其对消化的抵抗力。
部分分类有:
RS5型（RS5）: 这是一个较新的类别。它需要通过加热和冷却含有特定脂质（例如脂肪或蜡）的淀粉类食品的过程产生的抗性淀粉。例如含有脂肪成分的面包或含有人工制造的淀粉-脂质复合物的食物。
虽然这些类别有助于讨论和研究，但许多现实世界的食物都含有抗性淀粉类型的混合物。此外，食品加工方法，储存条件和其他食品成分的存在等因素可以显着调节这些食品中的抗性淀粉含量。
抗性淀粉的潜在健康益处和生理影响主要来自其在大肠中的发酵。然而，这些益处的程度和特异性可能因抗性淀粉类型而异。例如，不同的抗性淀粉类型可能优先促进特定微生物物种的生长或导致挥发性脂肪酸的产生速率不同。
总之，抗性淀粉的生化结构和分类对于确定其与肠道微生物组的相互作用以及随后的健康结果至关重要。全面了解这些基础方面对于旨在利用抗性淀粉潜在益处的饮食干预的研究和应用至关重要。
保持血糖稳定
由于抗性淀粉消化缓慢，因此可以保持血糖水平稳定。这可以帮助减少餐后血糖峰值，这对糖尿病患者特别有益。
抗性淀粉具有第二餐的效果：根据一项小型研究的结果，早餐吃抗性淀粉可以降低午餐时的血糖。
2022年1月发表在《Frontiers in Nutrition》 的一篇评论指出，在饮食中添加抗性淀粉是一种简单的生活方式调整，可以帮助糖尿病管理。
促进心脏健康
2018年6月《Nutrition Research》发表的荟萃分析结果，抗性淀粉可以通过降低胆固醇水平有益于心脏健康。它还可以改善血糖控制，正如2017年《Nutrition Journal》上发表的一项针对超重成年人的小型研究所证明的那样，它通过促进肠道中健康细菌的生长来实现这一点，这些细菌产生具有有益作用的短链脂肪酸。
根据2022年3月发表在《国际分子科学杂志》上的一篇评论，短链脂肪酸有助于调节交感神经系统。抗性淀粉可能有助于治疗因神经系统过度活跃而加剧的心脏病，例如慢性心力衰竭、高血压和冠状动脉疾病。
减肥效果
抗性淀粉非常有饱腹感，可能会降低食欲。与其他碳水化合物相比，它的热量也较低，通过这些方式，抗性淀粉可能有助于减肥。
虽然早期研究表明抗性淀粉可能在减肥中发挥作用，但还需要进一步的研究来证实任何此类益处。2017 年《营养杂志》上发表的研究表明，每天吃 30 克抗性淀粉，持续六周，18 名超重成年人减少饥饿激素和无意识地吃零食，但不会改变身体成分。
支持肠道健康
抗性淀粉的作用类似于纤维，而纤维会被肠道中的健康细菌发酵。“这些有益的肠道细菌可以产生短链脂肪酸，这对肠道健康有帮助。
例如，短链脂肪酸可以帮助保持肠道内壁坚固，并有助于粘液产生和炎症，还可能有助于降低结直肠癌的风险。这在后面章节我们会详细阐述。
成人每天应摄入约15克抗性淀粉。然而，据估计大多数人每天的摄入可能不到这个量。
抗性淀粉食品含量表
（每100克食品的平均含量）
注：如果要增加摄入量时，请逐步增加，一下子吃太多可能会腹胀和胀气。
挤压烹饪，广泛用于生产即食谷类食品和零食，可以增加最终产品的抗性淀粉含量，取决于应用的条件，诸如含水量、螺杆速度和温度等参数可以进行调整以优化抗性淀粉的形成。
退火过程涉及水化淀粉颗粒而不使其明胶化，已发现这一过程可以增加一些谷物中的抗性淀粉含量。
发酵，是各种文化中历史悠久的烹饪和保鲜方法，具有提高抗性淀粉水平的固有能力。这一过程通常涉及有益细菌或酵母分解和发酵糖类，可以改变淀粉结构，使更多的淀粉对消化具有抗性。例如，将谷物发酵制成酸面包或某些传统非洲菜肴不仅赋予了独特的风味，还增加了它们的抗性淀粉含量。
虽然探索和应用这些方法可以显著增加抗性淀粉含量，但必须考虑更广泛的营养后果。并非所有增加抗性淀粉的方法都是普遍有益的。有些加工方法可能会剥夺食物的重要营养素，或引入不良化合物。
在增强抗性淀粉获得肠道健康益处，和确保食物整体营养价值保持完整之间取得平衡至关重要。
抗性淀粉（RS）与肠道微生物组之间错综复杂的相互作用主要发生在结肠，结肠是大多数未消化碳水化合物达到代谢目的的地方。
肠道微生物群发酵抗性淀粉
人类结肠内有着丰富多样、复杂的微生物群，对发酵未消化膳食成分，尤其是抗性淀粉，起着至关重要的作用。
抵达结肠后，抗性淀粉将被居住在肠道的微生物群体进行厌氧发酵。这一发酵过程导致了短链脂肪酸的产生，主要是乙酸、丙酸和丁酸，以及氢气、甲烷和二氧化碳等气体。
在短链脂肪酸中，丁酸在结肠健康中发挥着关键作用。作为结肠细胞的主要能源来源，丁酸还具有抗炎性能，加强结肠防御屏障，并潜在降低结肠癌的风险。此外，短链脂肪酸通过调节肠道pH值，有利于有益菌的生长，同时抑制致病菌株的增殖。
doi.org/10.1016/j.fochx.2024.101118
选择性发酵：抗性淀粉增多→有益菌随之增加
抗性淀粉发酵的另一个有趣的方面是其选择性。并非所有肠道微生物都能够有效发酵抗性淀粉；特定菌群，特别是来自拟杆菌门和厚壁菌门的细菌群，是主要的抗性淀粉发酵者。
这种选择性发酵会导致肠道微生物组成的变化。持续的抗性淀粉摄入可以促进这些抗性淀粉发酵细菌的增殖，使肠道富含有益微生物，进一步提高发酵效率和短链脂肪酸的产生。因此，抗性淀粉和肠道微生物群之间的动态相互作用有望进行有针对性的干预，有可能通过饮食策略调节肠道微生物组成和活性。
抗性淀粉为微生物发酵提供了底物，作为回报，肠道微生物会产生有益于宿主健康的代谢物。
前面我们了解了结肠中抗性淀粉发酵的机制，这里了解这一过程中的关键微生物参与者也很重要。
拟杆菌门
积极参与抗性淀粉发酵的主要群体属于拟杆菌门，尤其是拟杆菌属，拟杆菌的代谢能力使它们能够在各种复杂的碳水化合物中茁壮成长，包括抗性淀粉。它们的酶库有助于将抗性淀粉分解成更简单的单元，然后发酵以产生短链脂肪酸。
厚壁菌门
抗性淀粉发酵的另一个重要贡献者是厚壁菌门，尤其是瘤胃球菌属，瘤胃球菌是这一领域的关键物种，因其在启动抗性淀粉降解方面的无与伦比的效率。瘤胃球菌（R. bromii）进行的初步降解使抗性淀粉更易于其他微生物群进一步发酵。考虑到在摄入富含抗性淀粉饮食的个体中的统治地位，其重要性变得明显。此外，瘤胃球菌的丰度较高与改善的肠道健康状况相关，表明其潜在的保护作用。
放线菌门
虽然拟杆菌门和厚壁菌门脱颖而出，但另一个门放线菌门通过双歧杆菌属促进抗性淀粉发酵。双歧杆菌是备受推崇的益生菌，已知具有无数的健康益处。在抗性淀粉的背景下，双歧杆菌发酵它以产生短链脂肪酸，从而降低肠道 pH 值，从而创造不利于病原菌的环境。此外，抗性淀粉的双歧杆菌效应，即补充抗性淀粉导致双歧杆菌增加，已在各种研究中得到充分证明。
产甲烷古细菌
古菌，特别是产甲烷的Methanobrevibacter smithii，在抗性淀粉发酵领域也发挥作用。
M. smithii消耗其他微生物在抗性淀粉发酵过程中产生的氢气，将其转化为甲烷。这种氢气的去除至关重要，因为它防止了结肠中氢气的积累，否则可能会阻碍发酵过程。因此，M. smithii通过维持其他发酵者的适宜环境，间接支持抗性淀粉发酵过。
总而言之，结肠中的抗性淀粉发酵并不是归因于单个微生物分类群的孤立过程。这是一项涉及多个微生物群体的协同合作，每个微生物群体都为该过程及其健康益处做出了独特的贡献。
只有少数菌群如瘤胃球菌和青春双歧杆菌能够利用淀粉，这些细菌本身并不直接产生丁酸盐，而是依靠与其他肠道细菌的交叉喂养相互作用来产生丁酸盐。
他们的集体行动强调了肠道是一个代谢“器官”的概念，其中饮食成分，主要是抗性淀粉，以协调的方式代谢。
丁酸梭菌（Clostridium butyricum）是一种降解抗性淀粉的菌，能够在多种类型和来源的抗性淀粉上生长，在这个过程中产生大量的丁酸盐。它通过使用一种酶系统来实现这一点，该酶系统虽然是迄今为止在能够降解抗性淀粉的细菌中发现的最简单的酶系统，但在抗性淀粉的消化过程中表现出高度的协同作用和功能多样性。在一个生物体中，消化抗性淀粉和丁酸生产的结合有可能绕过交叉喂养网络的复杂性，而交叉喂养网络通常是抗性淀粉消耗过程中生产丁酸所必需的。
这种独特的性状组合表明，它可能作为一种与抗性淀粉协同使用的菌株，促进更广泛的丁酸反应，从而为更多人群解锁这种益生元的健康益处。
doi.org/10.1016/j.jff.2022.105094
我们了解到肠道微生物群领域及其与抗性淀粉的错综复杂互动是广阔而多层次的。抗性淀粉可以影响肠道微生物群的组成和功能，但同样明显的是，这些影响的程度和性质受到各种因素的调节。揭示这些因素可以增进我们对肠道健康复杂性的理解，并帮助更有效地定制膳食和治疗干预措施。
个体肠道微生物群的基线组成
一个主要决定因素是个体肠道微生物群的基线组成。每个人的肠道微生物群具有独特的特征，受到遗传、早期生活暴露、抗生素和饮食模式等因素的影响。引入膳食时，抗性淀粉可能会因个体肠道微生物的起始点而在个体之间产生不同效应。例如，基线拟杆菌水平较低的个体，在摄入抗性淀粉后，可能会比那些已经拥有更高丰度的个体出现这些细菌增加更显著。
不同类型的抗性淀粉会被特定菌群优先代谢
消费的抗性淀粉类型是另一个重要因素。根据其物理化学性质和来源，抗性淀粉有多种类型：RS1、RS2、RS3、RS4。每种类型可能会被特定微生物类群优先代谢。例如，瘤胃球菌对高直链淀粉玉米中的RS2表现出明显的偏好，而某些拟杆菌物种可能更青睐来自逆行淀粉的RS3。因此，膳食中包含的抗性淀粉类型可以引导微生物群变化的轨迹。
其他营养素的影响
抗性淀粉消费的膳食背景也不容忽视。其他膳食纤维、蛋白质、脂肪和微量营养素的存在可以影响抗性淀粉的可获得性和发酵性。例如，富含可溶性纤维的饮食可能通过促进有益菌（如乳杆菌）的生长来放大抗性淀粉的益生效应。相反，富含蛋白质的饮食可能会使一些结肠细菌转向蛋白质发酵，产生像氨之类的潜在有害化合物。
抗性淀粉摄入的持续时间
抗性淀粉摄入的持续时间也起着关键作用。初始引入抗性淀粉可能会导致微生物群组成的快速变化。然而，随着摄入时间的延长，微生物群可能会稳定下来，表明适应性。长期摄入抗性淀粉可以导致更具弹性和多样化的微生物群，这些微生物群更能抵抗干扰和潜在的菌群失调。
其他宿主相关因素
最后，宿主相关因素，如年龄、健康状况和遗传，调节着抗性淀粉与微生物群的相互作用。与微生物群的年龄相关变化、肠道传输时间的差异和酶活性可能会影响抗性淀粉在肠道中的发酵。同样，患有肠道紊乱症状如肠易激综合征（IBS）或炎症性肠病（IBD）的个体可能对抗性淀粉有不同反应，鉴于这些情况下肠道环境和微生物群的组成发生了改变。
总之，抗性淀粉与肠道微生物群之间的互动是一个受多种因素影响的动态过程。认识和理解这些因素对于个性化营养策略旨在利用抗性淀粉的肠道健康益处是至关重要的。这些见解呼唤着在营养和肠道健康领域采取更个性化的方法，更胜于一刀切的建议。
抗性淀粉已成为膳食的关键成分，其影响远远超出了其营养价值。抗性淀粉最重要的作用之一在于它能够维持肠道的屏障功能。这种错综复杂的粘膜细胞和细胞间连接是我们全身健康的关键，可防止病原体入侵并维持代谢平衡。鉴于肠道相关疾病的负担不断加重，了解抗性淀粉如何影响这一屏障可以为疾病预防和治疗干预提供关键的见解。
肠道屏障是一个动态和反应灵敏的系统，而不是一个静态的实体。在其核心，上皮细胞形成前线，作为对管腔环境的主要防御。
抗性淀粉促进粘蛋白分泌
抗性淀粉通过支持细胞更新和促进粘蛋白的分泌来增强上皮屏障，粘蛋白是一种糖蛋白，可润滑和保护上皮表面免受潜在病原体和研磨性食物颗粒的侵害。粘蛋白层不仅形成保护毯，还为共生细菌提供栖息地，有助于宿主和微生物群之间的双向关系。
抗性淀粉正向调节紧密连接蛋白
紧密连接蛋白，结合上皮细胞的微观结构，对于维持屏障完整性至关重要。这些蛋白质决定了屏障的渗透性，决定了哪些物质被允许通过，哪些物质仍然被排除在外。在“肠漏”的情况下，这些蛋白质会受到损害，导致肠道通透性增加。这种情况会允许不需要的物质（包括病原体和毒素）进入血液，引发全身炎症。研究表明，抗性淀粉正向调节这些蛋白质。抗性淀粉发酵产生短链脂肪酸，特别是丁酸盐，在上调紧密连接蛋白的表达、强化肠道屏障方面发挥作用。
抗性淀粉间接影响局部免疫反应
驻留在肠道粘膜内的免疫细胞为屏障的防御机制增加了另一层。在这里，抗性淀粉展示了其免疫调节能力。通过改变肠道微生物群组成，抗性淀粉间接影响局部免疫反应。它促进有益细菌的生长，进而与免疫细胞相互作用，指导它们的功能。这种串扰确保了潜在病原体的迅速消除，同时保持了对膳食抗原和共生微生物的耐受性。
抗性淀粉通过神经，免疫，血管等相互作用，间接提供保护
除了这些直接影响外，抗性淀粉诱导的肠道微生物群变化也会影响肠脑轴。肠道和中枢神经系统之间的这种双向沟通渠道对整体健康至关重要。肠道屏障功能的破坏与神经系统疾病有关，强调了抗性淀粉等膳食成分在神经保护中的重要性。
此外，肠道内的血管结构，包括血液和淋巴管，在屏障功能中发挥作用。它们确保营养吸收和免疫细胞运输。抗性淀粉通过其代谢物调节血管内皮屏障，优化营养吸收并确保有效的免疫监测。
总之，抗性淀粉与肠道屏障的细胞、免疫和血管成分错综复杂的相互作用，为应对环境挑战提供了强大的防御能力。拥抱抗性淀粉的治疗潜力可以重新定义面向胃肠道健康及其他方面的策略。
炎症是免疫系统对病原体、伤害或有害刺激发起的保护性反应，当放松管制时，可能会成为一把双刃剑。特别是在肠道内，持续的炎症会加剧从炎症性肠病发展到结直肠癌等多种疾病。人们的注意力已经转向可以调节炎症的饮食成分，其中抗性淀粉已成为一个至关重要的参与者。
抗性淀粉促进抗炎短链脂肪酸 (丁酸盐) 产生
与其他淀粉不同，抗性淀粉在小肠中抵抗消化，基本完好无损地到达结肠。一旦进入结肠，抗性淀粉就会充当某些有益肠道细菌的底物，导致短链脂肪酸的产生，主要是乙酸盐、丙酸盐和丁酸盐。值得注意的是，丁酸盐因其显着的抗炎作用而得到认可。丁酸盐通过抑制促炎细胞因子的产生来发挥作用，例如TNF-α和IL-6，它们在炎症传播中起着核心作用。
抗性淀粉影响免疫细胞分化
抗性淀粉发酵和随后的短链脂肪酸产生已被证明会影响免疫细胞分化，尤其是调节性 T 细胞（Tregs）。这些细胞在维持肠道免疫稳态方面起着不可或缺的作用。Tregs数量的增加与炎症减少有关，这证明了它们抑制异常免疫反应的能力。短链脂肪酸，特别是丙酸盐，影响幼稚T细胞分化为Tregs，确保肠道内平衡的免疫反应。
抗性淀粉影响肠道神经系统
肠道神经系统功能微妙，确保肠道蠕动和分泌，同时与免疫系统密切相互作用。肠道神经系统的破坏会导致肠道运动障碍，从而为细菌过度生长和炎症创造有利的环境。抗性淀粉通过其代谢物，尤其是丁酸盐，影响肠道神经系统功能。它有助于维持肠道神经元的健康和功能，随后促进肠道的定期肌肉收缩，最大限度地减少细菌停滞和炎症的机会。
抗性淀粉维持平衡的肠道pH值
此外，抗性淀粉可以通过调节肠道的 pH 值来影响肠道炎症。抗性淀粉发酵产生的短链脂肪酸导致结肠中的微酸性环境。这种酸度阻止了病原菌的生长，同时促进了有益共生细菌的增殖。这两个细菌群之间的平衡对于维持肠道健康至关重要，任何向致病性优势的转变，称为生态失调，都可能引发炎症。通过维持酸性 pH 值，抗性淀粉间接阻止炎症的发生和发展。
总之，抗性淀粉在调节肠道炎症中的复杂作用揭示了其潜在的治疗应用。它能够改变微生物组成，促进抗炎短链脂肪酸的产生，影响免疫细胞分化，并维持平衡的肠道pH值，这表明其在确保肠道稳态方面的多方面方法。随着肠道相关炎症的患病率不断上升，利用抗性淀粉的益处可以为提供预防和治疗潜力的新型饮食干预铺平道路。
肠道和免疫系统之间的界面是人体内最具活力的相互作用之一。我们整个免疫系统的近70%都存在于肠道内，随时准备对来自食物和病原体的各种抗原做出反应。正是在这种背景下，抗性淀粉等膳食成分占据了中心位置。抗性淀粉不仅仅是消化过程中的旁观者，它还以多种方式塑造和影响肠道的免疫反应。
抗性淀粉发酵产物，减少促炎细胞因子
抗性淀粉天然抵抗上消化道的消化，到达结肠基本保持不变。在结肠中，抗性淀粉由特定菌群发酵，导致短链脂肪酸的产生增加，主要是乙酸盐、丙酸盐和丁酸盐。除了作为结肠细胞的能量底物外，这些短链脂肪酸还调节各种免疫细胞功能。例如，短链脂肪酸可以降低炎性细胞因子的表达并增加抗炎介质，从而有效地抑制过度的免疫反应。特别是丁酸盐对中性粒细胞功能具有深远的影响，并减少炎症介质如TNF-α和IL-6的产生。
肠道相关淋巴组织 （GALT） 是免疫系统不可或缺的一部分，在维持肠道稳态方面起着至关重要的作用。在 GALT 内，树突状细胞不断对肠道的管腔内容物进行采样。这些细胞在遇到细菌代谢物（如抗性淀粉发酵产生的短链脂肪酸）时，其活性受到调节，导致调节性T细胞的产生增加，这些T细胞在控制炎症和自身免疫方面起着关键作用。此外，已经注意到短链脂肪酸对巨噬细胞的直接影响，观察到抗炎细胞因子产生增加和促炎细胞因子产生减少。
抗性淀粉增强屏障功能，减少LPS易位
抗性淀粉发酵产物会影响肠道屏障的完整性。维持肠上皮层连续性的紧密连接蛋白被短链脂肪酸上调，从而增强屏障功能，并减少细菌内毒素如脂多糖（LPS）进入体循环的易位。LPS易位减少导致内毒素血症相关免疫激活减少，有益于整体健康。
抗性淀粉促进有益菌生长，IgA升高
抗性淀粉作为一种益生元，选择性地滋养有益菌，进而积极调节免疫反应。例如，双歧杆菌和乳酸杆菌等有益细菌的富集通常与抗性淀粉消耗有关，与免疫球蛋白 A（IgA）的产生增强有关，IgA是粘膜防御中的一抗。升高的IgA水平在中和病原体和维持粘膜稳态方面起着关键作用。
从本质上讲，抗性淀粉与免疫系统之间的相互作用强调了饮食、微生物群和免疫力之间复杂的相互作用。通过其发酵产物和肠道微生物群的调节，抗性淀粉有可能成为调节免疫反应和维持肠道健康的重要膳食成分。它带来了全身益处，并为免疫调节的饮食策略开辟了途径。
抗性淀粉越来越被认为是一种重要的膳食成分，不仅因为它对肠道健康的直接影响，还因为它更广泛的代谢影响，特别是与代谢综合征有关。代谢综合征是一组疾病，包括血压升高、高血糖、腰部脂肪过多以及胆固醇或甘油三酯水平异常，会增加患心脏病、中风和糖尿病的风险。抗性淀粉减轻代谢综合征方面的潜力主要归因于其肠道微生物群发酵产物，如乙酸盐、丙酸盐和丁酸盐。
尤其是丁酸盐，在维持肠道屏障完整性方面发挥着重要作用，并具有抗炎特性，这对于对抗与代谢综合征相关的炎症过程至关重要。丁酸盐还通过增强结肠中的能量消耗和脂肪氧化，与改善胰岛素敏感性有关，胰岛素敏感性是代谢综合征的关键因素。此外，丙酸盐具有糖异生作用，有可能调节血糖水平，这对患有或有2型糖尿病风险的人至关重要。
此外，抗性淀粉在食欲调节中的作用也值得一提。随着短链脂肪酸的产生，它们会刺激厌食激素的释放，如肽YY（PYY）和胰高血糖素样肽-1（GLP-1），从而增加饱腹感并减少卡路里摄入量。这种食欲调节作用，加上对血脂和血压的潜在益处，使抗性淀粉消费成为预防或管理代谢综合征的有前途的策略。
体重管理和肥胖的全球挑战与饮食成分及其代谢结果有着内在的联系。肥胖的增加伴随着 2 型糖尿病、心血管疾病和几种癌症风险的增加，使其成为最重要的健康问题。从这个角度来看，抗性淀粉不仅作为一种膳食纤维脱颖而出，而且作为对抗肥胖症的潜在变革性膳食成分脱颖而出。
一些研究表明，抗性淀粉可能对体重管理有直接影响。一个主要机制是食物的热效应，这是消化和加工食物时消耗的能量的量度。抗性淀粉对立即消化具有抵抗力，往往会增加这种热效应，导致在大肠发酵过程中消耗更高的能量。这不仅有助于负能量平衡，还会影响脂肪储存并增强脂肪氧化，这对体重管理至关重要。此外，如前几节所述，抗性淀粉发酵导致短链脂肪酸的产生，短链脂肪酸通过释放 PYY 和 GLP-1 等激素在控制食欲方面发挥积极作用。调节食欲等同于减少热量摄入，这是体重管理的一个重要方面。
此外，抗性淀粉与改善肠道健康有关，这对肥胖有间接影响。健康的肠道生物群与更瘦的表型有关。当肠道微生物群发酵抗性淀粉时，它会导致微生物组成的变化，有利于与肥胖呈负相关的有益菌。
近日，一项针对 37 名超重或肥胖参与者的随机安慰剂对照交叉设计试验(ChiCTR-TTRCC-13003333) 中，研究人员测试了抗性淀粉作为膳食补充剂是否会影响肥胖相关的结果。
研究表明补充抗性淀粉 8 周有助于实现体重减轻（平均 -2.8 公斤）并改善体重超重个体的胰岛素抵抗。
补充青春双歧杆菌（一种与减轻研究参与者肥胖显著相关的物种）可以保护雄性小鼠免受饮食引起的肥胖。从机制上讲，抗性淀粉诱导的肠道微生物群变化会改变胆汁酸分布，通过恢复肠道屏障来减少炎症，并通过调节ANGPTL4抑制脂质吸收，提高脂肪组织对FGF21的敏感性。
次级胆汁酸，例如甘氨脱氧胆酸、脱氧胆酸、甘氨胆酸和牛磺脱氧胆酸，对于提高胰岛素敏感性和改善肝脂肪变性具有重要作用。胆盐水解酶负责次级胆汁酸的去偶联。补充抗性淀粉降低了胆盐水解酶的产生，增加了次级胆汁酸的水平。
抗性淀粉至少可以部分通过青春双歧杆菌促进体重减轻，并且肠道微生物群对于抗性淀粉的作用至关重要。
因此，持续食用富含抗性淀粉的食物可能会导致肠道环境不太容易使体重增加和肥胖。
糖尿病是一种以慢性高血糖为特征的代谢紊乱，是一个不断升级的全球健康问题，具有从个人健康恶化到国家经济负担的多方面影响。鉴于发病率不断上升，迫切需要饮食干预来缓解或可能逆转这种疾病的进展。抗性淀粉是一种引人注目的膳食成分，其多种代谢影响与糖尿病管理和血糖控制有关。
糖尿病管理的核心是调节餐后血糖和胰岛素反应。摄入抗性淀粉似乎有利地调节这些反应。与快速消化的淀粉不同，抗性淀粉不会直接导致餐后血糖峰值，因为它绕过了小肠的消化，它在大肠中的发酵会产生短链脂肪酸。特别是，丙酸盐可促进肝脏葡萄糖产生调节，降低餐后葡萄糖偏移的风险。此外，丁酸盐在促进胰高血糖素样肽-1（GLP-1）分泌中的作用。
注：GLP-1是一种增强胰岛素分泌和减少胰高血糖素释放的激素，协调血糖水平。
此外，长期服用抗性淀粉与提高胰岛素敏感性有关，这是 2 型糖尿病发病机制的关键因素。研究表明，食用富含抗性淀粉的饮食的胰岛素抵抗个体表现出胰岛素敏感性的显著改善。这种改善被认为与短链脂肪酸的抗炎特性有关，尤其是丁酸盐，以及它在减少氧化应激中的作用，氧化应激有助于胰岛素抵抗。此外，抗性淀粉培养有益肠道微生物群组成的能力对代谢健康有间接影响，进一步强调了其在糖尿病管理中的潜在作用。
莲子抗性淀粉抑制高脂血症大鼠中下列菌群的生长：
莲子抗性淀粉促进初级胆汁酸(CA、CDCA 、β-MCA)和次级胆汁酸(LCA、UDCA)的产生，降低高脂血症中TCA、DeHydro-LCA、isoLCA、LCA-3-S、THDCA的含量。
Blautia、norank_f__Muribaculaceae、norank_f__Eubacteria_coprostanoligenes_group与 DeHydro-LCA、isoLCA、TCA、LCA-3-S、 TCHO、TG和 LDL-C呈正相关。
莲子抗性淀粉通过调节肠道菌群并加速肝脏中胆固醇分解为胆汁酸来改善血脂水平。
doi.org/10.1016/j.foodchem.2022.134599
认知能力下降是衰老的常见后果。缺乏纤维和高饱和脂肪的饮食模式会引发促炎症途径和代谢功能障碍，从而加剧认知障碍。新的证据强调了富含纤维的饮食对神经认知的益处以及肠道-微生物-大脑信号传导的关键作用。
经过为期20周的饮食方案，包括含有5%重量比来自芸豆(PTB)、黑眼豆(BEP)、扁豆(LEN)、鹰嘴豆(CKP)或菊糖纤维(INU)的抗性淀粉的西式饮食(实验组)，与不含抗性淀粉的西式饮食(对照组)，发现抗性淀粉特别是来自扁豆的抗性淀粉，可以改善西式饮食引起的认知障碍。
从机理上看，抗性淀粉通过改善肠道菌群-代谢组，包括增加短链脂肪酸和降低支链氨基酸水平，从而改善神经认知功能评估。这种肠道菌群-代谢物-大脑信号级联抑制了神经炎症、细胞衰老和血清瘦素/胰岛素水平，同时通过改善肝功能增强脂质代谢。总的来说，数据证明了抗性淀粉的益生菌效应可通过调节肠-脑轴改善神经认知功能。
doi.org/10.3389/fnut.2024.1322201
溃疡性结肠炎是一种复杂的炎症性疾病，发病率不断上升。一项研究通过酶法分离方法从紫甘薯中获得抗性淀粉(PSPRS)。然后，研究了PSPRS的结构特性及其对葡聚糖硫酸钠诱导的结肠炎的保护功能。
结构表征结果表明，PSPRS的结晶度从CA型转变为A型，并且在酶水解过程中层状结构被完全破坏。与结肠炎小鼠相比，PSPRS给药以剂量依赖性方式显著改善病理表型和结肠炎症。
ELISA 结果表明，给予PSPRS的结肠炎小鼠表现出较高的 IL-10 和 IgA 水平，但较低的 TNF-α、IL-1β 和 IL-6 水平。同时，高剂量（300 mg/kg）的PSPRS显著增加了乙酸盐、丙酸盐和丁酸盐的产生。
16S rDNA高通量测序结果显示，PSPRS治疗组中厚壁菌门与拟杆菌门的比例以及潜在益生菌水平显著增加，如乳杆菌、Alloprevotella, 毛螺菌科_NK4A136_组、双歧杆菌。同时，高剂量 PSPRS 显著抑制了拟杆菌属、葡萄球菌属和阿克曼氏菌等有害细菌 (p < 0.05)。因此，PSPRS有潜力成为促进肠道健康、缓解溃疡性结肠炎的功能食品。
慢性肾病是与心血管疾病、发病率和死亡率风险增加相关的主要健康问题。最近的研究表明，慢性肾病的进展可能与肠道菌群的变化有关。抗性淀粉是一种膳食纤维，可以作为微生物发酵的底物。一些研究发现补充抗性淀粉可以改善慢性肾病患者的肠道菌群紊乱。
在 2022 年随机对照试验的荟萃分析中，发现补充抗性淀粉可以降低患有透析患者血液中硫酸吲哚酚、磷、IL-6和尿酸的水平。
抗性淀粉还对肠道环境产生有益影响，包括增加Ruminococcus bromide。
Ruminococcus brucei是厚壁菌门的主要成员之一，是一种主要的抗性淀粉发酵菌株。通过其针对抗性淀粉的特殊活性，Ruminococcus brucei从淀粉中释放能量以逃避宿主酶的消化。此外，摄入富含抗性淀粉的食物可以增加肠道短链脂肪酸水平，调节微生物代谢物，并改善葡萄糖稳态和胰岛素敏感性。
通过摄入抗性淀粉，胆固醇和甘油三酯降低，胰岛素敏感性提高，可以大大降低代谢综合征的发生率。慢性肾病患者也可能受益于更好的葡萄糖代谢、血脂水平和更好的体重管理。
近年来，富含抗性淀粉（RS）的食物因其多方面的健康益处而受到越来越多的关注，从肠道健康到调节全身新陈代谢。
益处
作为一种必需的膳食成分，抗性淀粉与典型的淀粉不同，主要是由于其对小肠消化的抵抗力，它基本上完好无损地到达大肠，在那里它作为微生物发酵的底物，产生有益的代谢物，如短链脂肪酸。
抗性淀粉中天然丰富的食物包括青香蕉、豆类、全谷物和某些类型的煮熟然后冷却的食物，如土豆和米饭。食用此类食物的好处之一是它们有可能增强血糖控制。富含抗性淀粉的食物具有较低的升糖指数，转化为较慢的餐后血糖升高。这一特性对患有糖尿病等代谢紊乱的人特别有益。此外，抗性淀粉发酵产生的短链脂肪酸，特别是丁酸盐，丁酸盐是结肠细胞的主要能量来源，并具有抗炎特性，使其对结肠健康不可或缺。
注意事项
抗性淀粉摄入量的快速和大量增加会导致胃肠道不适，包括腹胀、胀气和排便习惯改变。通常建议逐渐将富含抗性淀粉的食物引入饮食中，以使肠道微生物群有时间适应。此外，患有某些健康状况的人，例如患有肠易激综合征（IBS）或特定碳水化合物不耐受的人，应谨慎对待富含抗性淀粉的食物，并在专业指导下。抗性淀粉的发酵有时会加剧这些人的症状。
总之，虽然富含抗性淀粉的食物具有许多健康益处，尤其是在肠道健康和代谢调节方面，但个人应注意摄入饮食中的抗性淀粉的来源和数量。
最好取得平衡：优化健康益处，同时最大限度地减少潜在的不利影响。
抗性淀粉的作用超越了其个人益处，使其成为各种饮食模式和制度的关键成分。
地中海饮食
例如，当考虑因其保护心脏的益处而广受赞誉的地中海饮食时，我们发现豆类，抗性淀粉的天然来源，是其成分的基石。经常食用豆类，其丰富的抗性淀粉含量不仅有助于增强肠道健康，还有助于与这种饮食模式相关的心脏保护作用，因为抗性淀粉具有调节餐后血糖反应的潜力。
旧石器饮食
旧石器时代的饮食，俗称旧石器饮食，是另一个有趣的领域，其中抗性淀粉找到了相关性。对旧石器饮食的当代解释集中在块茎和某些根的消费上，当通过特定方法制备时，例如烹饪后冷却，这些根会富含抗性淀粉。这证实了我们的祖先可能已经消耗了大量的抗性淀粉，为他们的肠道微生物群提供了可发酵的底物。从理论上讲，肠道微生物与其宿主之间的共生关系已经共同进化了数千年，而抗性淀粉可能是推动这一进化过程的关键饮食元素。
低碳和生酮饮食
低碳水化合物和生酮饮食，在减肥和代谢健康方面很受欢迎，通常会限制淀粉的摄入。然而，将抗性淀粉整合到这些饮食中可以提供明显的优势。由于抗性淀粉不表现出与普通淀粉相同的消化率，因此它的加入不会显著提高血糖水平。这意味着这种饮食的人可以获得抗性淀粉的好处，例如增强肠道健康和饱腹感，而不会影响酮症或低碳水化合物方案的状态。从根本上说，抗性淀粉允许当代饮食方法之间的共生关系，重点是减肥或代谢益处，以及滋养肠道微生物群的古老进化重要性。
将抗性淀粉纳入饮食中不仅要承认其生理益处，还要了解其最佳摄入量并融入各种饮食中，以最大限度地发挥其潜力。随着越来越多的证据描绘抗性淀粉的多方面优势，从调节肠道微生物群到调节血糖水平，向更广泛的公众提供可操作的指南变得至关重要。
循序渐进
首先，身体可能需要一些时间来适应饮食中添加抗性淀粉。因此，需要循序渐进逐步添加。
添加少量抗性淀粉。例如，早餐中加入一根绿色香蕉，午餐中加入四分之一杯扁豆。
食物中获取
最好从食物中获取抗性淀粉，常见的食物补充包括：青香蕉、豆类（豌豆、扁豆）、全谷物（燕麦和大麦）、煮熟并冷却的米饭。
注：增加纤维摄入量时，要慢慢喝大量的水，以减少胃肠道副作用。
补充剂
补充性抗性淀粉通常以粉末形式服用，可混合到食品或饮料。如绿色香蕉粉、木薯粉等。
烹饪，可进一步提高抗性淀粉的含量
必须认识到并非所有抗性淀粉来源都是一样的。虽然豆类、全谷物和某些块茎天然富含抗性淀粉，但烹饪方法可以进一步调节其抗性淀粉含量。例如，烹饪然后冷却土豆或米饭等淀粉类食物可以增加其抗性淀粉含量，提供了一种直接的策略来提高饮食中的抗性淀粉水平，而无需任何剧烈变化。
抗性淀粉的推荐每日摄入量通常在 15-30 克之间。这可以通过多样化的饮食来实现，包括冷意大利面沙拉、隔夜燕麦或豆类菜肴等食物。
考虑个人的消化耐受性的重要性
抗性淀粉摄入量的突然激增会导致一些人的胃肠道不适。因此，谨慎的做法是在几周内逐渐增加抗性淀粉的摄入量，让肠道进行调整。此外，将富含抗性淀粉的食物与益生菌食物（如酸奶或开菲尔）相结合，可以产生协同效应，为有益的肠道细菌茁壮成长营造一个好的环境。与任何饮食改变一样，应根据个人口味、健康状况和饮食习惯定制抗性淀粉，确保方法既平衡又可持续。
抗性淀粉作为益生元可以调节肠道微生物群，对于肠道菌群失调相关的许多疾病包括炎症性肠病、肠易激综合征、结直肠癌等具有重要意义，为这些疾病辅助治疗的潜在用途奠定了基础。
抗性淀粉的另一个治疗意义在于其抗炎特性。慢性炎症在心血管疾病、2型糖尿病和某些癌症等多种疾病的发病和进展中发挥着关键作用。肠道微生物群发酵抗性淀粉会产生短链脂肪酸，尤其是具有抗炎作用的丁酸，可以抑制促炎细胞因子，使抗性淀粉成为减轻炎症引起的疾病的潜在候选者。
抗性淀粉也有望成为对抗肥胖和相关并发症的饮食策略。鉴于其调节饱腹感、提高胰岛素敏感性和调节脂质代谢的能力，抗性淀粉可以作为代谢综合征和相关病症的辅助或预防措施。例如，将抗性淀粉纳入饮食中可以改善糖耐量受损个体的餐后葡萄糖反应，强调其潜在的治疗相关性。
抗性淀粉在个性化营养方面的潜力也不容忽视，但仍需谨慎对待。剂量、持续时间和个体差异在决定抗性淀粉在任何治疗应用中的功效方面发挥着关键作用。
个体对抗性淀粉的反应可能存在很大差异。年龄、遗传、肠道微生物群组成和整体健康状况等因素会影响人们处理抗性淀粉摄入及益处。例如，摄入相同量抗性淀粉的两个人可能会表现出不同的餐后葡萄糖反应或结肠中不同的短链脂肪酸产生情况。此外，肠道微生物群将抗性淀粉发酵成有益代谢物的能力在个体之间可能有所不同，特别是在微生物群多样性高的人和微生物群较少的人之间差异较大。
这种个体差异突出了个性化营养方法的必要性。与其采取一刀切的抗性淀粉摄入建议，不如根据个人独特的代谢和菌群特征来定制饮食建议。随着深入探索个性化医疗时代，整合肠道菌群数据或许能为优化个人抗性淀粉摄入、获得健康效益提供更精准的建议。
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谷禾健康
肥胖和代谢综合征在全球范围内日益流行，是21世纪人类健康面临的重大威胁之一。据世界卫生组织(WHO)全球数据估计，目前全球约13%(即近65亿)成年人口受肥胖症影响。
肥胖和代谢综合征对健康的危害包括增加患心血管疾病、糖尿病和高血压的风险，影响身体的免疫系统和内分泌系统，还可能导致肝脏疾病等。
更令人担忧的是，模型预测到2030年，约五分之一的成年人将患有肥胖症，这些数字突显了寻求新疗法的迫切需要，这些新疗法将独特地利用肥胖和代谢综合征背后的复杂途径来促进体重减轻以及代谢和免疫系统的调节。
“肥胖”是指身体过度脂肪堆积，超过正常范围的体重。通常是由于摄入热量过多，消耗热量不足导致的。同时肥胖患者还伴有慢性低度炎症，以及肠内分泌和神经激素的失调。
体重通过激素、神经和代谢途径之间复杂的相互作用进行调节，并受到许多环境因素的影响。能量摄入和支出之间的不平衡可能是由于多种因素造成的，包括饮食行为的改变、异常的饱腹感或饥饿感以及低能量支出。
目前主要有两种新兴的治疗方式：通过肠道微生物群和膳食纤维。肠道微生物群通过涉及粘膜和全身免疫、激素和神经系统的多种机制，深刻影响能量稳态的各个方面。
膳食纤维对新陈代谢和肥胖的益处也已通过机制研究和临床试验得到证明，在本文，我们讨论了不同纤维的理化特性、纤维和肠道微生物群如何相互作用以调节体重稳态的最新发现，以及与使用膳食纤维作为补充策略。
了解膳食纤维沿胃肠道的生理效应，包括肠道微生物群的作用，将支持开发利用微生物群和临床特征来预测个体对纤维补充反应的精准医学方法，用于调节免疫、代谢和体重稳态。随着临床前和临床研究继续探索膳食纤维能够促进哪些与健康相关的微生物群和代谢物，对这种纤维-微生物群的相互作用将为开发基于纤维的精准营养提供框架，以实现更优化、个性化的肥胖和代谢综合征相关治疗。
为了更好地预防和改善肥胖，我们需要先了解关于肥胖的一些知识。
✦ 肥胖患者肠内分泌和神经激素会失调
肥胖不仅仅是体重过高，其实是一种复杂的慢性进行性疾病，其特征是体内脂肪堆积过多以及肠内分泌和神经激素信号通路失调，从而增加食欲和能量储存。
✦ 肥胖还伴有慢性低度炎症
肥胖也被描述为一种慢性低度全身炎症，循环促炎细胞因子水平升高，对中枢神经系统(CNS)以及参与能量和代谢稳态的所有器官产生负面影响。
肥胖个体下丘脑尺寸的增加被认为是由于下丘脑炎症所致，这将加剧能量稳态失调。内脏脂肪组织和胃肠道失调似乎是全身炎症的主要原因。来自肥胖动物模型的大量证据支持肠道微生物群衍生的脂多糖数量增加通过增强细胞旁运动或通过乳糜微粒运输的跨细胞途径进入体循环的作用，从而启动许多炎症途径，进一步导致体重增加。
尽管来自人类研究的证据不如来自动物模型的结果清楚地表明肠道来源的脂多糖与肥胖之间的关联，但人体中的一些研究结果已将全身性脂多糖增加与肥胖联系起来，特别是与肥胖相关的代谢疾病风险。
此外，一些人类研究的结果表明，高水平的餐后内毒素血症先于2型糖尿病的发生，这表明存在潜在的致病作用。
在正常生理条件下，能量稳态通过调节饮食行为和能量储存的肠内分泌和神经激素信号通路受到严格控制。除了胰腺产生胰岛素和胰高血糖素之外，胃肠道和脂肪组织也会产生主要整合在下丘脑内的信号，以调节食物摄入和能量消耗。
✦ 肠内分泌激素有促食欲和抑制食欲两种作用
肠内分泌激素，由整个胃肠道中专门的肠内分泌细胞(EEC)响应营养和其他信号而释放。这些激素在胃肠道和远处器官中发挥局部作用，协调能量稳态的维持，包括饥饿、饱腹感、肠道屏障完整性、肠道转运、血糖控制和整体能量平衡。
肠内分泌激素的功能可根据其促食欲(刺激食欲)和厌食(抑制食欲)特性大致分类。胆囊收缩素(CCK)、肽 YY(PYY)、胰高血糖素样肽1(GLP1)、葡萄糖依赖性促胰岛素多肽(GIP)和胃泌酸调节素是主要由小肠EEC产生并在餐后释放以诱导饱腹感和减少食物的摄入。
从胃中释放的生长激素释放肽和从结肠中的EEC释放的胰岛素样因子5(INSL5)充当促食欲信号。瘦素和脂联素从脂肪组织中释放，也有助于调节饮食行为和能量稳态。
主要肠道激素及其对能量稳态的影响
Deehan EC,et al.Nat Rev Gastroenterol Hepatol.2024
✦ 进食速度和食物适口性也会影响能量摄入
然而，肠道源性食欲激素的水平并不一定与能量摄入相关；此外，一些研究表明，人类对急性饮食的激素反应并未表现出对常量营养素摄入量长期差异的实质性适应。这些发现表明，其他因素，例如食物能量密度和食物摄入速度以及食物的适口性，可能会增加人类的能量摄入。
✦ 中枢神经系统调节饥饿、饱腹感和能量储存
中枢神经系统是多种肠道源性激素的重要作用部位，也是通过整合涉及自主下丘脑回路、皮质执行回路和皮质边缘奖励通路的大脑网络来调节饥饿、饱腹感和能量储存的中枢调节器。
下丘脑的弓状核内有两个独立且相对的神经元群：促食欲NPY-AgRP神经元和促厌食POMC-CART神经元。
NPY-AgRP神经元被能量不足和信号(如生长激素释放肽)激活，以刺激食物摄入，并被胃肠道中营养物质的存在和饱足信号(如CCK和PYY)抑制。相比之下，瘦素等信号激活POMC-CART神经元会抑制进食，并由于释放与大脑黑皮质素受体结合的α-黑素细胞刺激激素而改变葡萄糖代谢。
✦ 肥胖患者的能量信号受损导致易暴饮暴食
有证据表明，肥胖成人中营养信号的受损会导致暴饮暴食和肥胖。在一项针对健康体重个体和肥胖个体的单盲、随机、对照交叉研究中，结果显示，肥胖个体在大脑对摄入营养素的反应中表现出整体和营养特异性受损。因此肠道和脂肪源性激素以及中枢神经系统共同是能量稳态治疗操纵的基本目标。
过去二十年的研究表明，肥胖代谢特征的特征是人类血清胆囊收缩素、胰岛淀粉样多肽、胃饥饿素、INSL5和胰岛素水平升高，同时瘦素、GLP1和PYY水平降低。
重要的是，这些血浆激素水平被发现随着减肥手术后肥胖的解决而恢复正常，从而强调了它们作为关键治疗靶点的作用。
✦ 激素药物的疗法会受到胃肠道耐受性的影响
针对肥胖的内源性神经分泌机制的药物是治疗肥胖和代谢综合征最有效的长期药物疗法。GLP1激动剂(索马鲁肽、利拉鲁肽和西他列汀)已被证明对持续减肥和改善心脏代谢功能具有良好功效。
使用作用于GIP、GLP1或胰高血糖素受体的双重和三重激素受体激动剂的临床试验已显示出在减肥和改善代谢参数方面的卓越功效。
然而，这些基于肠降血糖素的疗法的使用目前受到高成本、有限的医疗保健覆盖范围和胃肠道耐受性问题的限制。此外，人们还担心这些药物对肠道功能的长期影响。
✦ 基于饮食的疗法将是未来的趋势
由于这些限制，人们越来越有兴趣开发替代性肠促胰岛素靶向疗法，特别是基于饮食的方法，通过使肠促胰岛素激素(如GLP1和GIP)水平正常化来治疗肥胖并预防肥胖相关代谢功能障碍的发生。
在动物模型和人类中进行的大量研究表明膳食纤维摄入对宿主代谢和减肥有好处，因此增加膳食纤维摄入量作为一种基于饮食的肥胖疗法已引起广泛关注。
膳食纤维是碳水化合物的一种聚合物，主要存在于植物食物中，可抵抗哺乳动物基因组中编码的酶的消化；它们到达近端结肠，在其中经历肠道微生物群不同速率和程度的糖分解发酵。
✦ 目前大部分人群膳食纤维摄入不足
膳食纤维的生理益处多种多样，取决于其理化特性和摄入量，膳食纤维的推荐膳食摄入量为每1000kcal 14克(成年女性每天25克，成年男性每天38克)。然而，目前大部分人群通常每天摄入的纤维少于15克，即推荐量的一半左右。
✦ 肠道微生物在纤维代谢促进健康中起重要作用
几项大型前瞻性研究已经证明了纤维消耗与代谢健康之间的关联，目前的工作强调了肠道微生物群在将膳食纤维摄入与有益效果联系起来。
越来越多的证据表明，肠道微生物群通过涉及免疫、激素和神经系统影响的多种机制，深刻影响能量稳态的各个方面，并且肠道菌群失调或肠道微生物类群的异常组成可能会导致能量代谢紊乱并对脂肪组织、肌肉和肝脏造成影响。
肠道微生物群发酵纤维会释放出多种代谢物，包括短链脂肪酸、酚类和吲哚化合物、支链脂肪酸、乳酸、琥珀酸和各种气体(氢气、二氧化碳、甲烷、一氧化氮和含硫化合物)。
肠道微生物产生代谢物的途径和前体对饮食摄入具有高度适应性；因此，通过特定的饮食干预措施(例如膳食纤维)来针对微生物代谢是改善代谢功能障碍和肥胖的关键因素。
短链脂肪酸是通过微生物可接触的膳食纤维发酵产生的主要代谢物，人体肠腔中主要短链脂肪酸的相对比约为乙酸盐(60)：丙酸盐(20)：丁酸盐(20)。
短链脂肪酸可以通过与G蛋白偶联受体相互作用并抑制组蛋白脱乙酰化来介导多种局部和外周效应，从而导致基因表达的表观遗传调节变化。
丁酸盐在结肠中被结肠细胞用作能量来源，而丙酸盐和乙酸盐通过门静脉吸收到肝脏，其中丙酸盐主要用作糖异生和脂肪生成的底物；相反，乙酸盐以更高的量进入体循环。
✦ 短链脂肪酸影响激素分泌从而改善葡萄糖代谢
除了纤维对胃排空和抑制消化的影响已得到充分证明外，增加饮食中的纤维含量可能会通过产生短链脂肪酸来帮助减肥和葡萄糖代谢。
大量体外和小鼠研究表明，短链脂肪酸通过G蛋白偶联受体GPR41和GPR43(也称为FFAR3和FFAR2)直接刺激肠道肠内分泌细胞分泌胰高血糖素样肽-1(GLP-1)和肽YY(PYY)。
体内研究表明，急性直肠输注醋酸盐或短链脂肪酸混合物会增加PYY和GLP1的全身水平。此外，一项人体研究表明，与单独使用菊粉相比，在20名健康成年人中，急性口服菊粉丙酸盐会增加全身PYY和GLP1的水平，并减少食物摄入量，这表明丙酸盐水平增加在调节血糖新陈代谢方面发挥着作用。
✦ 短链脂肪酸影响神经系统抑制食欲和能量摄入
短链脂肪酸还可以直接与肠神经系统相互作用，从而允许肠道来源的短链脂肪酸向大脑直接发出信号。小鼠研究表明，短链脂肪酸给药可通过中枢神经系统相关机制抑制食欲和能量摄入。
此外，体外和小鼠研究表明，短链脂肪酸可以通过多种机制增强血脑屏障，包括减少氧化和促炎途径以及增加紧密连接蛋白。
在小鼠研究中，乙酸盐和丁酸盐已被证明可以穿过血脑屏障并刺激迷走神经和下丘脑，从而调节食物摄入量和饱腹感。使用功能性磁共振成像的人体研究表明，结肠丙酸盐输送减少了与食物渴望相关的大脑区域的活动，并减少了食物摄入量。
需要注意的是，尽管在人脑和脑脊液中发现了可测量浓度的短链脂肪酸，但人脑对循环短链脂肪酸的摄取似乎有限，这表明一些记录在案的循环短链脂肪酸对大脑活动的影响可能是这是由于短链脂肪酸诱导的与免疫和内分泌系统的相互作用，而不是大脑内的直接相互作用。
短链脂肪酸对能量稳态的作用机制
Deehan EC,et al.Nat Rev Gastroenterol Hepatol.2024
✦ 短链脂肪酸影响脂肪的分解和积累
在培养的小鼠和人类脂肪细胞中，乙酸盐和丙酸盐已被证明能够以G蛋白偶联受体依赖性方式促进脂肪分解并抑制脂肪生成，从而可能减少非脂肪组织和脂肪组织中的全身脂质循环和脂肪积累，同时还提高胰岛素敏感性。
在人类研究中，短链脂肪酸的直肠给药已证明可以促进全身脂肪分解，并且在体外培养的人类脂肪细胞中，短链脂肪酸也已被证明可以刺激瘦素分泌。短链脂肪酸还可以减少人类外植体脂肪组织的促炎细胞因子分泌，因此可能有助于减少与肥胖相关的全身低度炎症。
注意：仍然存在一些不确定性
然而，尽管大量工作支持短链脂肪酸在调节体重增加和宿主代谢方面具有潜在的有益作用，但该领域关于短链脂肪酸在肥胖中的作用仍然存在很大的不确定性，因为许多影响主要体现在小鼠模型无法在人类研究中复制。
事实上，据报道短链脂肪酸水平升高和降低都与肥胖有关。然而，大多数人类研究测量粪便样本中的 短链脂肪酸，这反映了生产、吸收和利用的净结果，并不一定反映可能更相关的全身水平。
为了支持这一观点，对160名BMI在19.2 kg/m2至41kg/m2且葡萄糖代谢正常或受损的参与者进行的横断面研究中证明，全身短链脂肪酸水平与空腹甘油呈负相关。三酰甘油和游离脂肪酸，与空腹GLP1呈正相关，而粪便水平与这些参数均无关联。此外还发现循环醋酸盐与胰岛素敏感性之间呈负相关，而丙酸盐与胰岛素敏感性呈正相关。
总体而言，研究短链脂肪酸对宿主代谢的生理影响的可用人体体内数据仍然有限。由于纤维、肠道微生物群和人体新陈代谢之间相互作用的复杂性，目前尚不清楚增加纤维摄入量的有益影响是由于微生物代谢和某些代谢物(例如短链脂肪酸)的产生或其他有据可查的影响而产生的纤维的变化，包括运输时间、营养吸收或粪便膨胀和结合的改变。
除了短链脂肪酸之外，肠道微生物群还在膳食纤维发酵过程中产生乳酸和琥珀酸，然而，这些代谢物通常被认为是微生物生产短链脂肪酸的中间体。
✦ 肥胖和代谢综合征患者乳酸和琥珀酸含量增加
乳酸和琥珀酸以低浓度存在于血液和组织中，与没有肥胖的人相比，在肥胖和代谢综合征患者中检测到的水平有所增加。乳酸是宿主衍生的葡萄糖代谢产物，当糖酵解通量超过线粒体氧化时，血液中的乳酸会增加。
✦ 乳酸可能作为活性信号分子减少促炎反应
因此，乳酸可以被认为是葡萄糖代谢受损的生物标志物。此外，体外和小鼠研究表明，乳酸可以作为活性信号分子，调节脂肪细胞功能和代谢，并通过GPR81依赖性和非GPR81依赖性来减少脂肪组织和免疫细胞功能中的促炎症反应。
由于这些有益的发现，有人建议通过增加纤维摄入量和由此产生的乳酸产量来靶向GPR81可能代表肥胖和代谢紊乱的新治疗靶点。
✦ 琥珀酸作为代谢稳态的一种信号分子
尽管琥珀酸传统上被认为是三羧酸循环的代谢物，但目前的研究已证明琥珀酸可作为参与应激和组织损伤的代谢信号。
肠腔中琥珀酸含量较低，但对小鼠的研究发现，细胞外琥珀酸的浓度随着纤维摄入量的增加而增加。琥珀酸可以通过与几种不同细胞类型(包括脂肪细胞和免疫细胞)上的琥珀酸受体1(SUCNR1；也称为GPR91)结合而充当信号分子。
在人类中，横断面研究报告称，血浆琥珀酸水平、肥胖和葡萄糖代谢损伤之间存在负相关。据报道，琥珀酸还可以充当生热激活剂和褐变剂，并且对脂肪分解具有影响。
一项使用脂肪细胞特异性Sucnr1敲除小鼠和从肥胖人群中分离出的人类脂肪细胞的研究发现，通过与SUCNR1相互作用调节脂肪细胞中的生物钟和瘦素表达，琥珀酸诱导的代谢效应具有新功能。
✦ 琥珀酸可能有助于解释代谢与炎症之间的联系
还有强有力的证据表明琥珀酸-SUCNR1信号传导可以充当代谢应激和炎症之间的联系。
利用人类原代巨噬细胞证明，细胞外琥珀酸可以诱导巨噬细胞产生抗炎作用。有趣的是，肥胖与全身琥珀酸水平高有关，但脂肪组织驻留巨噬细胞中琥珀酸受体的表达减少，这可能有助于解释为什么肥胖患者往往无法控制炎症。
在小鼠模型中，研究表明，肠道微生物群响应补充低聚果糖 的饮食而产生的琥珀酸增加，通过充当肠道糖异生的底物并随后减少肝脏葡萄糖的产生来改善血糖控制和能量代谢。
随着越来越多的研究检查琥珀酸诱导的生理效应，它可能有助于阐明细胞外琥珀酸的作用及其在调节宿主代谢中的局部和全身作用模式以及如何最好地针对这些途径。
✦ 微生物发酵膳食纤维产生的气体会导致一些胃肠道症状
膳食纤维经微生物发酵还会进一步产生H2、CO2和CH4等气体。然而，纤维发酵过程中气体产量的增加可能会引起不良症状，并且是个体不耐受高水平纤维的主要原因之一。
因此，还需要进行更多研究来增加肠道气体对宿主生理和代谢影响的了解，使用纤维和大量营养素的饮食控制来减轻患有与产气相关的胃肠道疾病的患者症状。
了解膳食纤维在胃肠道中的生理效应机制，包括其与肠道微生物群的作用，将有助于开发基于膳食纤维的补充策略，以调节免疫、代谢和体重稳态。
所有膳食纤维的共同特征是它们的低聚或多聚碳水化合物结构可抵抗小肠的消化，并且如果分离和合成，则对人类健康显示出生理益处。然而，纤维之间的化学和物理结构以及理化特性存在巨大的异质性。
常见分离和合成的商业膳食纤维
Deehan EC,et al.Nat Rev Gastroenterol Hepatol.2024
✦ 膳食纤维的差异会影响其对人体的作用
具有较长、无支链的线性碳水化合物结构(如纤维素)通常不溶于水性溶剂，阻碍了人类肠道微生物群对其进行发酵，使较少的微生物能够接触到这种结构。
相比之下，具有混合连接或支链的低聚合物和聚合物通常可溶于水，更容易被肠道微生物接近。因此，随着聚合度的增加，可溶性纤维倾向于将水和其他化合物截留在聚合物内和聚合物之间，从而以浓度依赖性方式增加粘度。分子量也会影响微生物的发酵和短链脂肪酸生产速率；然而，分子量与发酵之间的关系取决于纤维结构，且不一定是线性的。
尽管纤维通常根据物理化学性质(例如溶解度、粘度、结合能力或发酵性)进行分类，但这种分类并不能反映离散纤维结构所表现出的全部性质。
例如，来自高粱或稻米等草类的阿拉伯木聚糖低聚物或简单结构的聚合物很容易发酵，而复杂结构的阿拉伯木聚糖要么在整个结肠中缓慢发酵，要么很难被人类肠道微生物群作用。
因此，了解纤维的结构和理化特性，尤其是分离或合成后的纤维，对于更精确地应用纤维来治疗肥胖至关重要。
膳食纤维的理化特性影响它们在胃肠道中的作用，从而决定它们对炎症、代谢和能量稳态的影响。
✦ 粘性纤维和较大纤维会增加饱腹感并减少摄入
从口腔开始，粘性纤维和大纤维颗粒(如谷类麸皮)可以通过获得更坚硬和耐嚼的食物基质来延长咀嚼和口腔感官暴露，从而改变内分泌相对饱腹感的反应并减少能量摄入。
当食品应用中热量密集的糖和脂肪减少时，菊粉、低聚果糖和微纤丝纤维等纤维也可以保持感官特性(如甜味和口感)。天然食品中的纤维基质进一步充当唾液淀粉酶等消化酶的屏障。咀嚼过程中这些三维植物细胞壁结构的维持影响细胞内成分(如淀粉)沿胃肠道的生物利用度。
增加食糜粘度的纤维，例如较高分子量的混合连接或支化聚合物和微纤丝纤维，可促进胃扩张并延迟胃排空。小肠腔内增加的食糜粘度通过限制营养物质向粘膜扩散和内源性消化酶的活性进一步延迟营养物质吸收，这通过触发回肠破裂进一步减慢近端胃肠传输。
✦ 纤维结构影响脂质的吸收和利用率
除了粘度之外，某些纤维结构还可以结合或捕获化合物，例如常量营养素和微量营养素、酚类和胆汁酸，从而延迟或阻止小肠吸收。胆汁酸与膳食纤维的结合会干扰胆汁酸的肠肝循环并阻碍胶束形成，从而减少脂质的吸收和利用率。
此外，增加纤维结合胆汁酸向大肠的输送可能会导致微生物胆汁盐水解酶和 7α-脱羟酶将初级胆汁酸转化为次级胆汁酸。对人类和小鼠的研究以及使用分离的人类胰岛和哺乳动物培养细胞的体外实验表明，这些次级胆汁酸通过多种膜和核受体(包括G蛋白偶联胆汁酸受体(TGR5)和法尼醇X受体，导致饱腹感增加、肝糖原合成、肝脏、棕色脂肪和肌肉组织中的胰岛素分泌和能量消耗。
一项针对肥胖和2型糖尿病患者(n=23)的研究证明，将结合胆汁酸输送到回结肠区域可降低餐后血糖和空腹胰岛素水平，并增加GLP1分泌，这支持了胆汁酸在葡萄糖代谢中的作用。
✦ 膳食纤维会影响小肠对营养的反应
尽管了解甚少，但膳食纤维可能会进一步改变驻留的小肠微生物群，在大鼠模型中显示这种相互作用会影响小肠营养感应，特别是低聚果糖诱导的脂质感应，从而促进肠内分泌细胞(EEC)释放GLP1以增加饱腹感。
在培养细胞、动物模型和人类中进行的大量工作也表明微生物代谢物与胃肠道味觉受体表达和活性的改变有关，从而导致味觉偏好和食物摄入的改变。
最后，所有膳食纤维，无论是天然存在的、分离的还是合成的，都可以通过简单地用不可消化的碳水化合物代替一部分可消化的化合物来减少能量摄入，这与能够在不改变感官特性的情况下在食物中实现更高水平的较低粘性纤维相关。
总体而言，小肠的营养吸收率受到结构依赖性的影响，增加了纤维消耗的阻碍。这有助于促进饱腹感，减弱餐后血糖、血脂和炎症反应，而这些反应通常在肥胖症中失调。
纤维摄入量的增加相当于未吸收的营养物质增加，这些营养物质到达近端结肠并可供人体肠道微生物群利用。
膳食纤维对胃肠道的生理影响
Deehan EC,et al.Nat Rev Gastroenterol Hepatol.2024
✦ 微生物对膳食纤维作用改善排便和减轻炎症
与小肠中的化合物结合的纤维进一步在结肠中被作用，使底物和其他生长因子接近利用它们的特定微生物。肠道微生物群对发酵缓慢或发酵不良的化学和物理结构，如大纤维颗粒、纤维素或车前草，通过刺激蠕动、粘膜分泌和抑制水的重吸收来提供其他胃肠道益处，这已被证明可以增加体积和软化人类粪便。
这些纤维通过抑制微生物发酵可能减少结肠转运时间，促进结合化合物的排泄并减轻全身炎症。尽管可发酵纤维还可以通过增加微生物生物量以及产生短链脂肪酸和气体来影响结肠转运时间，但纤维发酵的主要生理效应归因于假定有益微生物的结构特异性扩张以及随后结肠内短链脂肪酸和其他代谢物的产生。
✦ 富含膳食纤维的饮食使肠道微生物群更丰富
纤维到达结肠时会引发微生物群落内复杂的交互作用，这些群落共同获取、降解和利用代谢产物，最终丰富了成员多样性。
初级降解和次级发酵释放短链脂肪酸、气体和其他代谢产物，被代谢物利用者进一步转化，影响与结肠细胞的相互作用。
消耗可发酵纤维支持多种微生物群成员，解释了纤维结构多样的饮食与多样化微生物群的关联，这是健康肠道微生物组的特征。
结肠中成员的富集和代谢产物的促进取决于纤维结构、个体群落和生态因素，如结肠微环境。研究表明，特定饮食可增加能量利用，降低脂肪含量，并提高胰高血糖素样肽-1(GLP-1)，而食物摄入量无显著变化。
✦ 复杂结构的膳食纤维增加结肠远端的短链脂肪酸产量对代谢有利
尽管纤维发酵过程中微生物群落产生的副产物主要发生在结肠近端，但通过消耗具有结晶或复杂结构的纤维可以减慢发酵速率，从而减轻肠道气体的产生并将短链脂肪酸输出转移到远端。
研究表明，增加短链脂肪酸远端产量可通过上调PYY和GLP1等肠内分泌激素，对人类的饱腹感、血糖和能量代谢产生有利影响。
事实上，在肥胖男性中，远端结肠中施用的醋酸盐增加了脂肪氧化和循环PYY；然而，当在近端结肠中施用醋酸盐时，没有看到效果。尽管向增加脂肪氧化和PYY产生的转变意味着有利的能量代谢，但仍需要进一步研究来确定是否可以通过增加远端结肠中纤维发酵和短链脂肪酸的产生来减少体重和肥胖。
✦ 远端结肠可能是未来治疗肥胖的靶点
糖分解发酵向远端结肠的扩展和延伸进一步减少了膳食和粘膜蛋白质的发酵。蛋白水解发酵的抑制部分是由于肠道微生物对碳水化合物而非氨基酸的普遍偏好，以及乳酸和纤维发酵过程中结肠pH值降低抑制蛋白水解酶。
人类蛋白水解发酵的减少可能会随后降低被认为有害和促炎的病原体(例如脱硫弧菌)和代谢物(例如氨或对甲酚)的水平。纤维和蛋白质发酵之间的平衡已在人类身上得到证实，因为增加抗性淀粉的剂量以及将饮食模式从高蛋白、低碳水化合物转变为体重维持饮食已被证明可以增加粪便中的短链脂肪酸并减少支链脂肪酸，支链氨基酸发酵产生的代谢物。
促进结肠中短链脂肪酸的产生可能会通过刺激粘液分泌、上调紧密连接蛋白、增加抗菌肽浓度和调节结肠上皮增殖来增强胃肠道屏障完整性，共同减轻细菌脂多糖的易位和随之而来的代谢性内毒素血症。总之，这些结果支持将远端结肠作为控制肥胖的治疗靶点。
除了膳食纤维结构之外，还有一些生态因素会影响纤维发酵过程中促进健康相关的微生物和代谢物的产生。
✦ 结肠转运时间影响微生物群和宿主代谢
结肠转运时间被认为是影响肠道微生物群和宿主代谢的关键因素，转运时间较慢与纤维发酵速率降低和短链脂肪酸减少、远端结肠pH值和蛋白水解发酵增加以及肠道对粪便能量的回收减少。
体外实验进一步表明，结肠pH值的降低可通过选择对酸敏感的微生物(如拟杆菌)来塑造参与纤维结构发酵的独特微生物群落。由于参与结肠纤维发酵的大多数共生微生物是专性厌氧菌，因此如在炎症中观察到的那样，结肠微环境中氧浓度的增加，也通过支持耐氧微生物(例如大肠杆菌)的大量繁殖来形成特殊菌群成员。
✦ 不同人群对补充膳食纤维会产生个性化反应
由于生态因素影响微生物对膳食纤维的个体化反应，因此在实施基于可发酵纤维的治疗策略来预防和治疗肥胖和代谢综合征时，需要从个人生态角度出发。
据报道，纤维引起的肠道微生物群变化仅限于少数主要反应类群，而其余成员和代谢副产物则发生更多个性化变化。
例如，数十年的人类研究证实，低聚果糖和低聚半乳糖等益生元寡糖可通过选择性促进经常用作益生菌的乳酸菌和双歧杆菌来增加乳酸和乙酸，从而为人类带来健康益处。
丁酸盐生产菌
体外研究还表明，厌氧丁酸菌、真杆菌、粪杆菌等丁酸盐生产菌可以通过乳酸和乙酸的交叉喂养或通过利用抗结晶淀粉、木聚糖和菊粉等底物来富集。
丙酸盐生产菌
另外，丙酸盐生产者，如拟杆菌属、副拟杆菌属、葡萄杆菌属和韦荣球菌属，可以通过交叉饲喂乳酸和琥珀酸盐或通过降解底物(如酯化抗性淀粉、果胶和木聚糖)来富集。
下一代益生菌
下一代益生菌有望改善患有肥胖和代谢综合征的成年人的代谢，其中包括Akkermansia muciniphila或Anaerobutyricum soehngenii ，这两种细菌已被证明可以通过补充纤维来丰富。
小结
因此，可发酵膳食纤维可用于选择性地扩大肠道微生物群内与健康相关的类群。然而，仍需要进行更多研究来阐明与肥胖和代谢功能障碍有因果关系的其他共生微生物和代谢物，并可通过选择膳食纤维来靶向。
肠脑轴连接肠道和中枢神经系统，促进双向通讯。这一过程牵涉到肠神经系统、迷走神经、内源性大麻素系统以及神经免疫和神经内分泌通路。
肠道代谢产物可直接调节神经系统活动，通过作用于肠神经元、迷走神经和交感神经末梢，或者经体循环传输至大脑。
★ 肠道微生物产生的多种神经递质会影响食欲
此外，肠道微生物还产生多种神经递质，如血清素、多巴胺、乙酰胆碱和GABA(γ－氨基丁酸)，这些物质通过迷走神经在肠神经系统或中枢神经系统内发挥作用。一项小鼠研究指出，细菌肽聚糖片段与大脑下丘脑神经元上的NOD2相互作用，调节食物消耗和体温，进而影响食欲。
研究者还发现，从肥胖小鼠体内提取的微生物移植到瘦小鼠体内，可影响大脑奖励系统，与微生物代谢产物3-3′-羟苯基丙酸存在因果关系，影响多巴胺能和阿片类标记物，进而调节食欲行为和动机。进一步分析显示，嗜黏蛋白阿克曼菌(Akkermansia)、Muribaculum、普雷沃氏菌(Prevotellaceae)和副拟杆菌(Parabacteroides)的水平与3-3′-羟苯基丙酸血浆水平相关。
肥胖症中微生物群与肠道之间的相互作用
Deehan EC,et al.Nat Rev Gastroenterol Hepatol.2024
这些研究共同表明，肠道微生物群与宿主相互作用，通过不同的自主神经和体细胞神经内分泌途径改变新陈代谢，并且肥胖患者的这些相互作用发生了实质性改变。实际上，每个途径都代表了可以通过饮食干预(例如增加纤维摄入量)进行调节的潜在途径。
扩展阅读：
治疗肥胖症的精准医学方法是通过个性化的诊断和治疗方案来帮助患者减肥和改善健康状况。这种方法结合了先进的科学技术和专业知识，以确保每位患者都能得到最有效的治疗。
通过精准医学方法，医生可以根据患者的基因、生活方式、肠道微生物群和其他因素制定个性化的治疗计划，从而更好地管理和治疗肥胖。
对于减肥饮食干预的反应存在着高度的个体差异，这种差异可以归因于多种因素，包括遗传背景、微生物群组成以及生活方式因素(如进餐时间、睡眠、锻炼和昼夜节律)。为了实现减肥效果，需要确定影响个体对饮食干预反应的关键因素，并制定个性化的营养策略。
✦ 肠道微生物群是预测减肥效果的良好指标
研究表明，基线微生物宏基因组谱，尤其是与纤维降解相关的几个基因的存在，与随后的体重减轻密切相关。在一项为期6个月的减重研究中，研究人员发现，个体的肠道微生物群是预测体重减轻效果的一项重要指标。
特定的肠道细菌，如布劳特氏菌(Blautia wexlerae)和多氏拟杆菌(Bacteroides dorei)，在含量丰富的个体往往能更好地预测体重减轻效果。
此外，体重减轻与活泼瘤胃球菌(Ruminococcus gnavus)、马赛拟杆菌(Bacteroides Massiliensis)和芬氏拟杆菌(Bacteroides Finegoldii)相关。
✦ 具有高发酵肠道微生物水平时增加纤维摄入有利于减肥
这些微生物群，如阿克曼氏菌和普雷沃氏菌，由于其处理植物来源复杂纤维的能力，与富含纤维的饮食密切相关。相比之下，食用低纤维饮食的个体通常具有更高水平的拟杆菌；而食用高纤维饮食的人群普雷沃氏菌更丰富。在人类减肥试验中，与普雷沃氏菌水平较高的个体相比，以拟杆菌为主的个体在摄入富含纤维的饮食时通常不太可能减肥或维持体重减轻效果。
这些发现表明，高水平发酵代谢的肠道微生物群(如普雷沃氏菌)可能更有利于减肥，尤其是在增加纤维摄入量时。
最后，试验(n=1002)的数据显示，肠道微生物群组成是餐后脂质和血糖反应，以及空腹心血管代谢标志物的良好预测因子。然而，必须指出的是，肠道微生物群组成仅解释了餐后甘油三酯、葡萄糖和C肽升高的5-7%变化，其他因素也在其中起作用。
将基于精准医学的方法应用于肥胖和代谢紊乱的另一种方法是根据个体的潜在病理生理学和行为特征使用针对表型的干预措施。
肥胖表型通常可分为四类：异常饱腹感、异常餐后饱腹感、情绪性进食和异常静息能量消耗。针对每种表型进行了可行性试验，比如通过使高纤维饱腹感异常的个体饮食，可以关闭大脑饥饿中枢并实现最大的胃扩张。支持这一概念的是，与接受标准治疗的参与者相比，接受表型定制生活方式干预的参与者减重更多，代谢和临床参数改善更显著。
✦ 根据不同表型采取饮食会有更好的效果
在一项为期12周的饮食干预试验中，患有肌肉胰岛素抵抗或肝脏胰岛素抵抗的人被随机分配到高单不饱和脂肪酸饮食或低脂肪、高蛋白和高纤维饮食。具有肌肉胰岛素抵抗的个体(n =149)在食用低脂肪、高蛋白和高纤维饮食时代谢参数有更多改善，而具有肝脏胰岛素抵抗的个体食用高单不饱和饮食时，肝脏胰岛素抵抗(n=93)有更大的改善。
需要注意的是，另一种基于代谢表型的方法根据CORDIOPREV-DIAB试验显示出相互矛盾的结果。可能是由于研究人群的差异或饮食干预措施的组成差异造成的，说明了基于某些表型设计精准饮食干预措施的还存在一些挑战。
通过营养干预进行个性化葡萄糖优化研究旨在测试这种通过根据组织特异性胰岛素抵抗表型调节膳食营养素含量来改善葡萄糖稳态参数和心脏代谢健康的方法。
尽管开发个性化营养干预措施存在相关的挑战，但这些原理验证研究总体上支持使用基于生物和表型因素开发个性化饮食干预措施的基本概念。
此外，了解肠道微生物及其基因途径如何与饮食成分相互作用可能有助于设计更有效的个性化疗法，并有可能提高饮食干预减肥的成功率。
膳食纤维的结构和理化多样性为开发基于纤维的策略提供了潜力，还能从一定程度上改善肥胖和代谢综合征药物和手术疗法。
富含纤维的天然食品，如全谷物、蔬菜、水果、豆类、坚果和种子，为以肥胖为中心的医学营养疗法提供了非淀粉多糖和抗性淀粉的混合来源，分离和合成的浓缩和均匀特征纤维为针对代谢综合征病理生理学的营养保健品开发提供了途径。
✦ 膳食纤维对于控制肥胖有重要作用
几种纯化的食品级膳食纤维已经作为食品成分或补充剂在市场上销售，其中许多可以被选定的微生物群落获取、降解和利用。
一项包含22项随机对照试验、总共1428名参与者的系统回顾和荟萃分析表明，使用分离的可溶性膳食纤维补充剂(菊粉、低聚果糖、抗性玉米糊精、瓜尔豆胶、亚麻籽粘液、海藻酸盐粉、葡甘露聚糖和黄原胶)的个体至少12周后， 与对照干预措施相比 ，体重减轻和代谢功能改善显著更高(可消化的碳水化合物)，支持补充分离纤维在控制肥胖中的作用。
然而，体重的减少相对适度(平均差-1.25公斤)，表明单独分离的可溶性纤维可能无法实现实质性的体重减轻。
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补充膳食纤维需要和个体特征相匹配
使用基于膳食纤维的策略相关挑战在于需要什么剂量才能产生有益效果以及个人对这些剂量的反应如何？
通常，小鼠和大鼠模型中使用的剂量转化为人类每日摄入量>100 g ，这可能会导致严重的副作用。事实上，一项对18名参与者进行的纵向、随机交叉研究表明，补充30克菊粉会增加促炎细胞因子(如IL-6和TGFβ)以及肝酶的水平。
另一项结合使用人体组织样本、人体结肠活检离体培养和细胞培养模型的研究表明，饮食中的β-果聚糖可引发人体巨噬细胞和患有活动性肠道炎症的炎症性肠病患者的活检样本中的促炎症反应。研究人员推测，在缺乏发酵纤维(如β-果聚糖)所需的特定微生物类群(如罗氏菌属和普氏粪杆菌)的个体中，这些未发酵的纤维可能会在胃肠道中诱发炎症反应。
这些研究强调了基于将特定纤维混合物与宿主现有微生物功能特征相匹配的个性化饮食疗法的必要性。
了解膳食纤维如何沿着胃肠道表现并与人体肠道微生物群相互作用后，可以根据纤维独特的理化特性、对肠道微生物群的影响以及对饱腹感、血糖、血脂或炎症反应的影响来合理选择纤维。
✦ 根据对肠道微生物群的影响等选择合适的纤维
一个商业化的例子是PolyGlycopleX，它是海藻酸钠、魔芋胶和黄原胶的混合物，协同相互作用形成高粘性和凝胶形成的多糖复合物，先前已证明可以促进饱腹感并降低总胆固醇水平。
注：人们可以推测，将PolyGlycopleX与有利于丙酸产生的可发酵纤维混合物配对可能会增强临床反应，因为人类补充丙酸已被证明对饱腹感和胆固醇代谢有良好的影响。
39名患有高心脏代谢疾病风险的成年人服用含有七种可发酵纤维的专有混合物，可以改善葡萄糖和胆固醇代谢的替代标志物，并显著调节肠道微生物群的组成和功能特征。
快速(菊粉)和缓慢(抗性淀粉)发酵纤维的混合物，旨在将乙酸盐的产生扩展到远端结肠，也被证明可以在健康个体的餐后促进能量消耗并减弱血糖反应，但有趣的是，它并没有患有糖尿病前期的个体。
这些结果强调了微生物发酵能力的改变以及正常体重个体和肥胖或代谢功能障碍个体之间短链脂肪酸代谢的差异会影响对纤维补充剂的反应。
✦ 纤维引起的微生物变化会影响代谢、信号传导
虽然纤维混合物是一种新兴方法，可以部分克服对纤维补充的个性化反应，但仍需要精心设计的临床前和临床研究来开发和确定此类纤维混合物单独以及与治疗肥胖症和代谢综合征的护理标准相结合的功效。
对14名成年人进行的受控饮食研究中使用特定的纤维组合，证明不同的纤维组合在微生物功能基因表达和生长中引发了共同的和纤维特异性的反应。
例如，豌豆纤维和菊粉或豌豆纤维、菊粉、橙纤维和大麦麸的组合都促进了多种拟杆菌的生长，并增加了阿拉伯低聚糖和低聚木糖利用的途径。
此外，纤维诱导的特定微生物基因的变化可能与宿主葡萄糖代谢、钙调神经磷酸酶和AKT信号传导、细胞凋亡、激肽释放酶-激肽蛋白酶和免疫过程的变化相关。
尽管体外研究进一步证明了离散纤维结构能够操纵肠道微生物组的潜力，但仍需要在人体中进行额外的随机对照试验来确认纤维补充剂的生理效应。
膳食纤维和健康相关细菌基因组之间的联系表明，活体微生物的施用，无论是益生菌、活体生物治疗药物还是粪菌移植，都可能与选择性发酵的膳食纤维相互作用。
与将益生菌和益生元结合在一起的互补合生元不同，这种精确配对是协同合生元开发的基础，其中精确开发底物以供共同施用的活微生物选择性利用，从而为宿主带来健康益处。
✦ 膳食纤维协同合生元改善代谢和肥胖
一些早期的临床前和临床研究结果表明，协同合生元可能并不总是可预测地相互作用以促进健康。例如，根据三氯蔗糖与乳果糖的比率估计，在94名肥胖个体中补充益生元低聚半乳糖、益生菌青春双歧杆菌或协同合生元已被证明可以类似地增强肠道屏障完整性。
然而，根据系统评价和荟萃分析的报告，合生元补充剂，或益生元(或多种益生元)和益生菌(或多种益生菌)的一般配对，已显示出减轻体重和纠正肥胖代谢失调的希望。
一个例子是Pendulum Glucose Control，它是菊粉、低聚果糖、嗜黏蛋白阿克曼菌(Akkermansia muciniphila)、拜氏梭菌、丁酸梭菌和婴儿双歧杆菌专有混合物，已被证明可以改善2型糖尿病患者的葡萄糖代谢，这些患者单独通过饮食和运动治疗。
✦ 膳食纤维的摄入与粪菌移植的效果会相互影响
整个粪便微生物群落的管理可能会进一步受益于精确膳食纤维的共同管理，这些纤维支持群落内与健康相关的成员或调节防止微生物植入的环境限制。
在一项研究中，粪菌移植与不可获取的微晶纤维素 (n=17) 配对，但不是可发酵纤维混合物(n=17)(抗性麦芽糖糊精、IV型抗性淀粉和阿拉伯胶)，改善了接受者中肥胖和代谢综合征患者的胰岛素敏感性。
微晶纤维素是一种食品添加剂，也常用作药物包衣材料。它是一种水溶性纤维素衍生物，具有优异的增稠、乳化、稳定等功能。在食品工业中，微晶纤维素常用于调制冰淇淋、奶油、果冻等产品；在药物制剂中，微晶纤维素常用作控释药物的包衣剂。
补充微晶纤维素有助于增加群落丰富度以及几种与健康相关的类群的植入或富集，例如Akkermansia、Christensenellaceae和Phascolarctobacter，这可能是通过将结肠环境转向更有利的条件，例如减少肠道炎症。
捐赠者在获得粪便之前的饮食会进一步影响粪菌移植的功效。例如，与遵循地中海减肥(n=16)或健康饮食指南(n=19)饮食后接受自体粪菌移植胶囊的个体相比，含有绿茶和较高膳食纤维的地中海饮食在粪菌移植后8个月可减弱体重增加。
总体而言，将益生菌、活生物治疗和粪菌移植疗法与具有离散结构的新型纯化的膳食纤维相结合，将有助于开发创新的营养保健品和药物疗法，通过平衡失调的肠道微生物群来针对代谢综合征的病理生理学。
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谷禾健康
随着一日三餐米面肉蛋菜等一些列食物的食用，数百种化学成分会进入我们的消化道。在那里，它们被肠道微生物组进一步代谢，这是数千种微生物物种的独特集合。
因此，肠道微生物组在决定营养如何影响健康方面发挥着重要作用。然而到目前为止，微生物组中的许多微生物的代谢能力仍然是未知的。这意味着我们不知道它们以什么物质为食，以及它们是如何处理这些物质的。
近期，来自普林斯顿大学的研究人员在《CELL》期刊上发表了最新的文章：
“Gut bacterial nutrient preferences quantified in vivo”，研究人员使用同位素追踪定量研究了小鼠肠道微生物群的输入和输出。
微生物碳水化合物发酵的主要输入是膳食纤维，支链脂肪酸和芳香代谢物的主要输入为膳食蛋白质。此外，循环宿主乳酸、3-羟基丁酸和尿素（但不是葡萄糖或氨基酸）为肠道微生物群提供食物。
肠道菌群拥有巨大的酶多样性，超过哺乳动物基因组的数量100多倍。这些酶的能力能使摄入的膳食营养物质加工成一些列微生物代谢物。
为了复制自身和释放代谢产物，肠道细菌需要营养输入。这些形式包括摄入的食物、宿主合成的肠道粘液和宿主循环代谢物。
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在本文中，研究人员通过对肠道菌群及其进入宿主循环系统的代谢物进行了大规模的定量评估。
研究了膳食淀粉、纤维和蛋白质的贡献以及宿主粘液的贡献，也研究了大多数主要的循环宿主营养素，发现乳酸、3-羟基丁酸和尿素在从宿主传递到肠道微生物群中表现突出。基于对细菌特异性肽序列的测量，评估了不同细菌属的营养偏好，并表明这些偏好与响应改变饮食的微生物组分变化一致。
同位素追踪能够定量测量代谢物和生物量的输入。与质谱检测相结合的稳定同位素示踪剂，使得能够测量特定下游产物的标记。通过注入氮标记的苏氨酸来标记宿主粘液，研究人员能够比较饮食和粘液蛋白对肠道微生物群的贡献，并观察到喂食低蛋白饮食的小鼠中粘液贡献的变化。
从小鼠尾部静脉抽取血样；
使用注射器从小鼠膀胱采集尿液；
所有血清样品在没有抗凝剂的情况下置于冰上 15 分钟，并在 4°C 下以 16,000 x g 离心 15 分钟。
用预冷的Wollenberger钳在液氮中快速分离并快速冷冻(< 5秒)获得组织；夹紧前取出肠内容物；盲肠内容物取样时，先将小鼠盲肠取出并在表面切开，然后用镊子将盲肠内容物挤出。
取新鲜粪便，轻揉小鼠腹部诱导排便。将血清、组织和粪便样本保存在 -80 ºC 直至进一步分析。
为了测定血清和组织样本中的代谢物浓度，进行了同位素标配(isotope spike-in)或标准标配(standard spike-in )。
对于前者将已知浓度的同位素标记标准品加入血清或组织提取液中，通过标记与未标记代谢物的比值计算浓度。
当没有同位素标准品时，加入连续稀释的非标记标准品，测量的总离子计数与加入的标准品浓度之间产生线性拟合。然后通过拟合线的x截距确定内源代谢物的浓度；蛋白质氨基酸组成采用酸水解法测定。
首先，使用13C同位素标记的不同营养物质，通过口服管饲法对小鼠进行灌胃采集小鼠的血清、组织和粪便样本。对粪便和肠内容物进行16S rRNA测序获得细菌分类。
首先使用代谢组学方法测定盲肠内容物中游离氨基酸13C-或15N标记。
然后，对于每个肽，模拟了未标记(Iunlabeled)和由游离盲肠氨基酸(Ifree)合成的肽的同位素包膜模式。标量γ可以通过将测量的肽同位素分布(Imeasured)与Iunlabeled和Ifree的线性组合拟合来确定。
注意，当一个菌属使用的特定营养素超过该营养素对盲肠游离氨基酸的贡献时，γ将大于1。
具体来说，测量的每个肽的γ如下：
对于细菌属水平的原料贡献程度的测量，分析中只保留测量超过3个肽的属，多肽的中位数为γ-genus。
对于细菌科水平，仅分析在蛋白质组学中始终检测到的属，以及在 16S rRNA 基因扩增子测序中检测到 (> 0.5%) 的属的上一级科。
每种营养物质对菌属的贡献程度的定量公式如下：
LAA_avg-nutrient为各营养物质对细菌蛋白质的贡献程度，其计算公式如下：
1 微生物组消耗较少的可消化膳食成分
微生物群影响宿主生理学的主要机制是通过分泌代谢产物。研究人员在门静脉和体循环以及盲肠内容物中测量了微生物衍生的50多种代谢产物的绝对浓度。
微生物群相关代谢物的绝对浓度和来源
上表可以看到，与全身血液相比，大多数在门静脉循环中升高，除两种（肌苷和N-乙酰色氨酸主要来源于宿主）外，其余均被抗生素治疗耗尽。
门静脉血中主要排泄产物是短链脂肪酸。
其他相对丰富的微生物群产物是芳香族氨基酸发酵产物（苯酚、吲哚硫酸盐和3-苯丙酸盐）和支链脂肪酸（戊酸盐、异戊酸盐，4-甲基戊酸、异丁酸盐和2-甲基丁酸盐）。
探索肠道微生物产物的膳食输入：淀粉、菊粉
研究人员通过口服管饲法、淀粉（易消化葡萄糖聚合物）和菊粉（易消化果糖聚合物，即可溶性纤维）喂养小鼠：
13C淀粉灌胃后，标记的葡萄糖、乳酸和丙氨酸迅速出现在门脉循环中，并占大多数淀粉碳（约75%）。
13C菊粉和13C淀粉有什么不同？
13C菊粉灌胃后，没有观察到大量标记的果糖、葡萄糖、乳酸和丙氨酸，取而代之的是标记的门静脉代谢产物以短链脂肪酸的形式缓慢出现，约40%的菊粉碳成为短链脂肪酸，其余未消化并随粪便排出。
膳食菊粉，而不是淀粉，在盲肠内容物中广泛标记糖酵解和TCA中间体和氨基酸。
藻类蛋白大量标记了微生物群衍生的门静脉代谢物：短链脂肪酸、支链脂肪酸和芳烃（吲哚、吲哚-3-丙酸盐和3-苯丙酸盐）。
“难以消化的碳水化合物和蛋白质直接为微生物组提供营养，并通过微生物产物间接为宿主提供营养。”
研究中发现宿主循环系统中的乳酸，3-羟基丁酸以及尿素能为肠道细菌提供营养。
如图A，将同位素标记的营养物质通过静脉输注到小鼠的全身血液循环中。 2.5 小时后收集血清和粪便以量化每种营养物质对相应菌群代谢物的碳贡献。
图BCD表示了13C标记的各种营养物质在小鼠的血液和粪便中的含量，可见乳酸和 3-羟基丁酸有进入肠道菌群中，而其余大部分营养物质如柠檬酸盐、葡萄糖、氨基酸等都没有进入到肠道菌群中。
图F为15N标记的营养物质，可见尿素也同样被菌群大量利用。
为了定量确定微生物代谢物的来源，研究人员给小鼠喂食部分纤维、脂肪或蛋白质13C标记的标准食物，盲肠标记在12小时内达到稳定状态。
为了说明循环营养输入，研究人员还注入了13C乳酸或3-羟基丁酸。
这些研究确定了大多数微生物群中心代谢物中的碳供给：
接下来，研究人员检查了微生物组游离氨基酸的输入，并用15N标记的膳食蛋白和注入的尿素进行追踪。
与哺乳动物不同，大多数肠道细菌具有合成所有20种蛋白质氨基酸的生物合成能力。
然而，研究人员观察到“必需氨基酸”主要来源于膳食蛋白质，哺乳动物无法制造，需要在细菌中表达广泛的生物合成途径。
“非必需氨基酸”主要在肠道微生物群中合成，使用膳食菊粉和循环乳酸作为碳源。
抗生素或无菌小鼠中的微生物群消耗有利于盲肠中氨基酸的积累（基于同位素追踪研究），这些氨基酸主要来自膳食蛋白质和微生物合成的氨基酸的消耗。
膳食蛋白质是必需氨基酸和非必需氨基酸的主要氮源，宿主尿素对非必需氨基酸也有很大贡献。
研究人员的发现如下：
【1】必需氨基酸，尽管能够由微生物群合成，但主要来自饮食，不经历任何碳重排；
【2】与TCA连接最紧密的非必需氨基酸基本上由微生物群合成，使用来自纤维的碳，通过中心代谢反应与其他碳争夺；
【3】转氨反应部分地将来自饮食衍生氨基酸的氮与来自宿主尿素的氮混合。
研究人员发现，许多微生物来源的代谢物来源于到达结肠的未吸收膳食蛋白。假设这些代谢物的循环水平将取决于膳食蛋白质到达结肠微生物群的程度。
为了控制这一点，研究人员给小鼠喂食的食物中，一部分蛋白质（酪蛋白，部分到达结肠微生物群）被游离氨基酸（基本上在小肠中完全吸收）取代。
2周后对全身血液进行代谢组学研究。含有较少完整蛋白质和更多游离氨基酸的饮食往往会增加循环氨基酸水平。
重要的是，蛋白质衍生的循环微生物代谢物（酚类、吲哚类和酰基甘氨酸）串联下降。
“微生物代谢物营养来源的知识可用于操纵其系统水平。”
研究人员通过结合13C营养标记和蛋白质组学来定量不同微生物的碳原料。
每种13C标记的营养素（膳食菊粉、膳食藻蛋白或循环乳酸）提供24小时，这足以在肠道细菌中实现稳态标记。
如同B-D，分别计算了在膳食中使用的菊粉和蛋白质以及乳酸在各细菌内的喜好程度，这个喜好程度也就是将在细菌特异性肽上被同位素标记的程度进行了量化。
结果可见：
拟杆菌属和梭状芽胞杆菌利用菊粉的程度是 Akkermansia、Muribaculum 或 Alistipes 的 4 倍多。
总体而言，厚壁菌门下的菌属比拟杆菌门的使用膳食中的蛋白质（厚壁菌0.237±0.052；拟杆菌0.175±0.031，p=0.02）。
Akkermansia通常被认为是一种促进健康的肠道微生物，使用的菊粉和蛋白质最少。相比之下，它使用了来自宿主的循环乳酸最多。
为了知晓这些细菌的营养偏好是否能预测饮食变化后的肠道菌群的组成变化。研究人员给小鼠喂食富含菊粉或藻类蛋白的饮食 2 天，并通过 16S rRNA 测序测量微生物组的组成。
结果如图F和I：
利用最多菊粉的拟杆菌属在高菊粉饮食后增加了4倍；
另一种利用较多菊粉的梭状芽胞杆菌也增加了2倍；
利用较少菊粉的菌属要么没有变化，要么略有下降；
富含藻类蛋白饮食的实验结果同理。
图G和J计算了这两种营养物与对其利用程度最高的前两名菌属相对丰度的相关性，p<0.05呈显著相关。
“不同肠道细菌的营养偏好有助于解释饮食操作后微生物组分的变化。”
最后，研究人员转向不同肠道细菌的氮源偏好，比较15N标记的膳食蛋白喂养和15N尿素输注。
高度利用膳食蛋白质中碳的细菌属也高度利用膳食蛋白中的氮，这与细菌蛋白质组中完整吸收的膳食蛋白质中的氨基酸一致。
厚壁菌喜欢从膳食蛋白质获取氮
在厚壁菌门成员中，偏好尿素氮的属往往是菊粉的疯狂使用者，即使用菊粉和尿素合成自己的氨基酸。这包括一些脲酶阴性菌属，它们可能通过交叉喂养获得尿素氮。
此外，在厚壁菌中也看到了一些属更喜欢从膳食蛋白质中获得氮，而其他属更喜欢循环尿素。
静脉注射尿素以提高循环尿素浓度后，偏好尿素的厚壁菌以及阿克曼菌的丰度大幅增加。
拟杆菌喜欢从宿主分泌的蛋白质中获取氮
与厚壁菌相比，拟杆菌对膳食蛋白质和循环尿素氮的利用率较低，这提出了一个关键问题：
拟杆菌如何获得氮？
肠道微生物群的一些成员（如拟杆菌和阿克曼菌）能够消化宿主分泌的蛋白质，如粘蛋白。
假设宿主分泌的蛋白质是拟杆菌氮的关键来源。为了探索这种可能性，研究人员进行了长期15N标记的赖氨酸和精氨酸输注（12、18和36小时），以标记结肠中的宿主蛋白。
尽管没有直接给微生物组喂食，但在36小时输注后，赖氨酸和精氨酸确实起作用，这与通过宿主蛋白进行的标记一致。这种标记优先发生在拟杆菌和阿克曼菌中。
膳食和分泌宿主蛋白的氮贡献呈负相关，与某些肠道细菌优先消耗膳食蛋白和其他宿主蛋白一致。
“膳食蛋白质和循环尿素是厚壁菌的主要氮原料，而分泌的宿主蛋白质为拟杆菌提供氮。”
研究人员开发了定量同位素追踪方法来测量肠道细菌的营养偏好。除了膳食纤维和分泌的宿主蛋白外，还将膳食蛋白和循环宿主乳酸、3-羟基丁酸和尿素确定为喂养肠道细菌的重要营养素。排除了其他循环宿主营养素（如葡萄糖和氨基酸）对结肠微生物群的直接贡献。
一项关键技术成就是能够从不同碳源和氮源追踪到细菌特异性肽，从而揭示复杂和竞争性肠腔环境中不同细菌的营养偏好。
厚壁菌门倾向于从膳食蛋白质获得氨基酸，而拟杆菌门更多地依赖宿主分泌蛋白。同样，一些厚壁菌门(如梭菌属)大量利用纤维(菊粉)，而其他厚壁菌门则不利用纤维。
动物饮食干预实验发现，拟杆菌属和梭菌属是转化纤维最活跃的菌属。宿主循环代谢物水平也可能影响微生物组的营养获取和最终组成。
本文提供了关于哪些营养素喂养肠道微生物群以及哪些细菌更喜欢哪些营养素的基础知识。
文中所开发的方法具有广泛的应用前景，最终将有助于全面和定量地了解饮食-微生物-健康的关系。
参考文献：Zeng X, Xing X, Gupta M, Keber FC, Lopez JG, Lee YJ, Roichman A, Wang L, Neinast MD, Donia MS, Wühr M, Jang C, Rabinowitz JD. Gut bacterial nutrient preferences quantified in vivo. Cell. 2022 Sep 1;185(18):3441-3456.e19. doi: 10.1016/j.cell.2022.07.020. PMID: 36055202; PMCID: PMC9450212.