生酮饮食改变人类和小鼠的肠道微生物群

- 编辑:大众自然网 -

生酮饮食改变人类和小鼠的肠道微生物群

低碳水化合物、高脂肪生酮饮食,近年来吸引了公众利益的提出福利降低炎症,促进减肥和心脏健康,产生戏剧性的影响人类肠道中的微生物驻留,统称为微生物,根据一项新的加州大学旧金山一小批志愿者的研究主题。在小鼠身上进行的其他研究表明,所谓的“酮体”——一种给生酮饮食起名字的分子副产品——直接影响肠道微生物群,最终可能抑制炎症,这表明酮体作为影响肠道自身免疫紊乱的疗法可能有好处。

在生酮饮食中,碳水化合物的消耗显著减少,以迫使身体改变新陈代谢,以脂肪分子而不是碳水化合物作为主要能量来源——产生酮体作为副产品——这一转变的支持者声称有许多健康益处。

“我对这个问题感兴趣,因为我们之前的研究表明,高脂饮食诱导肠道微生物的变化,促进新陈代谢和其他疾病在老鼠身上,然而生酮饮食,脂肪含量更高的,已经被提议作为一种预防甚至治疗疾病,”彼得说恩伯,博士,加州大学旧金山分校的微生物学和免疫学副教授,加州大学旧金山分校的成员贝尼奥夫微生物医学中心和陈扎克伯格Biohub调查员。“我们决定探索这个令人困惑的二分法。”

在他们发表于2020年5月20日《细胞》(Cell)杂志上的新研究中,特恩鲍及其同事与非营利组织营养科学计划(Nutrition Science Initiative)合作,招募了17名成年超重或肥胖的非糖尿病男性患者,让他们在代谢病房里住院两个月,在那里,他们的饮食和运动水平被仔细监控和控制。

在研究的前四周,参与者要么被给予一种“标准”饮食,由50%的碳水化合物、15%的蛋白质和35%的脂肪组成,要么被给予一种生酮饮食,由5%的碳水化合物、15%的蛋白质和80%的脂肪组成。四周后,两组人改变了饮食,让研究人员研究两种饮食之间的变化如何改变了参与者的微生物群。

对参与者粪便样本中发现的微生物DNA的分析表明,在标准和生酮饮食之间的转换极大地改变了参与者肠道中常见肠道微生物门放线菌门、拟杆菌门和厚壁菌门的比例,包括19个不同的细菌属的显著变化。研究人员重点研究了一种特殊的细菌基因——常见的益生菌双歧杆菌,这种细菌在生酮饮食中减少最多。

在生酮饮食更好地了解微生物的变化可能会影响健康,研究人员暴露人类的小鼠肠道微生物组的不同组件坚持生酮饮食,并显示这些改变微生物种群特别减少Th17免疫的数字电路类型的T细胞抵抗传染病的关键,但也促进自身免疫性疾病的炎症。

在老鼠的后续饮食实验中,研究人员逐渐将动物的饮食分为低脂、高脂和低碳水化合物生酮饮食,证实高脂和生酮饮食对肠道微生物群有相反的影响。这些发现表明,当动物饮食中的脂肪水平增加到在不含碳水化合物的情况下促进酮体生成的水平时,微生物组的反应会有所不同。

研究人员观察到,随着动物的饮食从标准饮食转向更严格的碳水化合物限制,它们体内的微生物也开始发生变化,与酮体的逐渐增多有关。

“这对我来说有点意外,”特恩鲍说。“作为刚接触酮类化合物领域的人,我曾以为,一旦碳水化合物摄入量达到足够低的水平,产生酮类化合物是一种孤苦无获的效果。但这表明你可能很快就会受到酮症的影响。”

研究人员通过将酮体直接喂给小鼠来测试酮体是否能单独驱动他们在肠道微生物生态系统中观察到的变化。他们发现,即使是吃正常数量碳水化合物的老鼠,仅仅是添加酮就足以产生许多生酮饮食中常见的微生物变化。

“这是一个非常有趣的发现,因为它表明生酮饮食对微生物组的影响不仅仅是饮食本身,而是饮食如何改变身体的新陈代谢,进而对微生物组产生下游影响,”特恩鲍说。“对许多人来说,保持严格的低碳水化合物或生酮饮食是极具挑战性的,但如果未来的研究发现,酮体自身引起的微生物变化对健康有益,这可能会使一种更美味的治疗方法。”