近年来肠道菌群作为人体的“超级器官”已成为了代谢性疾病方面的研究热点。现有的人群和动物模型研究发现，肠道菌群可能在肥胖及相关代谢性疾病的发生和改善过程中起到重要的作用。膳食是影响肠道菌群结构和组成的重要因素之一，而肠道菌群又能影响营养物质的消化、吸收和代谢，两者的关系极为复杂。目前仍缺乏在人群，尤其是中国人群中，探讨膳食模式干预是如何通过影响肠道菌群的结构和功能，进而改善脂代谢相关指标的研究。
林旭研究组前期在对超重或肥胖女性开展的为期12周的全餐干预研究中，发现低碳水化合物膳食（LC组，40-50%E脂肪，<40%E碳水化合物）与限制能量的传统高碳水化合物膳食（CR组，55%E碳水化合物，限制35%能量）在减少体重和体脂含量方面具有相似的作用，但仅LC膳食能显著地改善高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）水平以及总胆固醇/HDL-C和甘油三酯（TG）/HDL-C比例。在此基础上，李亦学研究组、林旭研究组和曾嵘研究组合作，进一步对48名超重或肥胖女性的基线和12周干预后的肠道宏基因组、血液红细胞膜脂肪酸及血浆酰基肉碱进行了检测。马一玮博士、孙怡迪博士和孙亮副研究员经过系统性的分析，首次发现不同减重膳食干预导致两组志愿者的肠道菌群结构和功能、宿主血液脂肪酸和酰基肉碱水平的差异性变化。在12周的干预后，LC组的拟杆菌门/厚壁菌门比例显著增高(P = 0.015)，而CR组仅存在增高趋势（图1b）。在菌群功能的变化方面，与CR组相比，LC组的支链氨基酸合成通路被抑制，而丝氨酸合成通路上调。在红细胞膜脂肪酸水平方面，与CR组相比，LC组的两种脂肪酸体内合成途径上的脂肪酸（14:0和16:1n-7）水平显著下降，EPA（20:5n-3）水平显著上升。尽管干预后两组的血浆酰基肉碱水平均普遍上升，LC组的短链酰基肉碱水平有更多的提升。经过逐步回归分析，发现一系列菌群共丰度基因簇（CAG）、脂肪酸和酰基肉碱的变化均与血脂改善显著相关。值得注意的是，与脂肪酸和酰基肉碱的变化相比，菌群CAG变化对升高HDL-C水平（81.6%）和降低TG水平（89.3%）均有更大的贡献度（图2）。因此，本研究提示，在超重或肥胖的中国女性中，膳食模式干预导致的菌群结构的改变比宿主脂肪酸相关代谢的改变对于血脂改善的贡献度更大。总之，本研究为揭示膳食模式干预引起的肠道菌群和人体代谢物改变，及其与代谢标记物变化之间的联系提供了新的证据，为解读膳食-菌群-宿主间的复杂交互作用提供了有价值的参考。
中国科学院上海营养与健康研究所李亦学研究员、林旭研究员与分子细胞科学卓越创新中心曾嵘研究员为该论文的共同通讯作者，马一玮博士、孙怡迪博士和孙亮副研究员为该论文共同第一作者。该课题得到了中国科学院、科技部、国家自然科学基金委、上海市科委等项目的资助。
文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0261561421004386
图1. 两种膳食干预前后的菌群结构变化
图2. 基线临床指标、CAGs、脂肪酸和酰基肉碱变化及其联合模型对血脂改善的贡献度
