Nature Metabolism

抗性淀粉是一种益生元纤维，由肠道微生物群发酵，对宿主生理机能带来益处。《Nature Metabolism》杂志上的一项临床试验表明，体重超标的人服用抗性淀粉后体重减轻。

微生物群已被证明在调节宿主代谢、脂肪储存和胰岛素敏感性方面发挥着关键作用。益生元是微生物群选择性使用的底物，可为宿主提供健康益处；它们通常是我们饮食中或以纯化形式提供的纤维类型。最近的研究表明，含有益生元的针对微生物群的饮食可以对宿主的免疫和代谢状态产生有益的影响。然而，同一群体内对益生元干预的反应通常是异质的，这使得很难先验地预测微生物组组成的变化。需要进一步的人体研究来检查特定益生元纤维对微生物群和宿主代谢的影响。用特定的益生元针对微生物群作为调节宿主代谢的手段可能是一种强大的治疗方法，但几个关键方面仍有待澄清，包括哪些单独的纤维类型促进代谢健康以及纤维的健康促进作用在多大程度上依赖于特定纤维降解细菌的存在和比例。

抗性淀粉是一种益生元淀粉，存在于各种食物（如面包、玉米和土豆）中，不能被人类淀粉酶降解，而是由肠道微生物群发酵。重要的是，只有肠道微生物群的特定成员才能直接代谢抗性淀粉。这组“初级降解菌”包括布氏瘤胃球菌和双歧杆菌属的成员。初级降解者代谢的代谢产物包括单糖和有机酸，“二级发酵者”可以进一步使用它们来生产短链脂肪酸，例如有益的代谢物丁酸盐。先前的工作表明，丁酸盐的产生与初级降解者的丰度相关，这表明微生物淀粉降解的能力是丁酸盐生产的限速步骤。

在这项研究中，研究人员介绍了一项随机交叉试验的结果，该试验在一个队列中比较了每天40克2型抗性玉米淀粉 (RS2) 的消耗量与每天40克对照淀粉的消耗量37名超重或肥胖个体（图1）。在20周的过程中（每种淀粉摄入8周，4周冲洗），收集粪便以评估微生物组，并收集血液以检查研究参与者的代谢组。还进行了人体测量和基于MRI的测量。通过提供等热量背景饮食（每天提供三餐），作者确保除了纤维含量外，宏量营养素和热量也得到严格控制。这是本研究的一个重要方面，因为控制喂养和依从性监测最大限度地减少了影响微生物组和代谢表型的其他因素。

图1|利用2型抗性淀粉益生元纤维促进减肥37名超重个体参加了一项随机交叉试验，其中一个治疗组在8周内每天消耗40克益生元抗性淀粉；另一个治疗组消耗非益生元对照淀粉。经过4周的清洗期后，参与者更换了淀粉。抗性淀粉治疗可降低体重、降低内脏脂肪量并增加粪便脂质含量

作者发现，食用RS2后，参与者显着减轻了体重（约2.5公斤）和脂肪量，并且胰岛素敏感性增加，炎症标志物（TNF和IL-1β）减少。为了响应RS2干预，抗性淀粉的两种关键主要降解菌（布氏瘤胃球菌和青春双歧杆菌）按比例扩大，并且参与者血液中微生物产生的次级胆汁酸甘脱氧胆酸 (GDCA) 增加，这表明抗性淀粉的作用抗性淀粉通过肠道微生物群调节胆汁酸池。尽管次级胆汁酸在肥胖中的作用是一个活跃的研究领域，但据报道，GDCA在减肥手术后会增加并促进胰岛素敏感性。

为了进一步研究减肥机制，作者利用小鼠模型，将研究的对照阶段或抗性淀粉阶段的供体的粪便微生物群移植到给予广谱抗生素的传统小鼠中。与在对照阶段接受参与者粪便的小鼠相比，在抗性淀粉饮食阶段接受参与者粪便微生物群的小鼠体重增加较慢，这表明至少一些观察到的影响是由于微生物群的变化造成的。当给无菌小鼠（没有微生物群）服用抗性淀粉时，与对照淀粉相比，抗性淀粉没有任何有益作用；然而，当给小鼠服用抗性淀粉细菌青春双歧杆菌时，它们的代谢结果得到了改善，屏障功能也得到了改善。

作者进一步研究了抗性淀粉喂养期间的体重减轻，发现人类和小鼠的粪便脂质水平升高。血管生成素样4 (ANGPTL4) 是一种肠道脂肪酶抑制剂，受微生物代谢物动态调节，在抗性淀粉干预期间血清中升高，并被认为介导观察到的粪便中脂肪减少。已知ANGPTL4会响应丁酸而增加，丁酸是产丁酸毛螺菌科或真细菌科二次抗性淀粉发酵的关键代谢物。然而，服用抗性淀粉的参与者的二次发酵菌或丁酸盐水平并未升高。无菌小鼠中青春双歧杆菌的单定殖升高了肠道ANGPTL4，这表明青春双歧杆菌与宿主代谢之间存在直接联系，且不依赖于二次抗性淀粉发酵为丁酸盐。展望未来，在具有复杂群落的临床前动物模型中研究抗性淀粉喂养的影响非常重要，以澄清初级和次级抗性淀粉发酵过程中产生的微生物代谢物及其对宿主代谢和炎症的影响（特别是，他们提高ANGPTL4 水平的能力）。

该研究中的一个重要观察结果是，首先接受抗性淀粉干预的参与者在清除阶段体重迅速恢复。几乎所有减肥方法都面临着停止后体重反弹的挑战，而这种治疗后体重增加可能部分是由微生物组的变化介导的。这表明某些益生元的有益作用取决于它们的持续摄入。

之前的几项针对代谢综合征患者的抗性淀粉饮食干预试验在一定程度上改善了代谢功能，例如胰岛素敏感性增加；然而，很少有人观察到体重减轻。之前的一项研究在4型抗性淀粉干预期间检查了微生物群，发现粪便中的丁酸盐水平增加，而本研究中没有发现这一点；然而，与本研究类似，粪便异丁酸减少了。需要进一步进行抗性淀粉治疗的人体临床试验，以填补我们的知识空白。这项研究发现，青春期双歧杆菌基线丰度越高，抗性淀粉干预期间脂肪减少量越大，ANGPTL4水平越高。未来的试验应探索抗性淀粉的有益作用，以及特定的微生物组结构如何影响治疗结果，特别是初级和次级抗性淀粉降解菌的丰度。抗性淀粉有四种类型，评估各种类型和来源的抗性淀粉作为益生元补充剂的能力非常重要。

为了开发有效的微生物组靶向疗法，确定具体的饮食干预措施和最大化有益结果所需的细菌至关重要。有可能根本不存在代谢益生元补充剂所需的细菌菌株。膳食纤维和已知利用的细菌的特定组合，它们一起被称为合生元，它们很可能成为治疗代谢疾病的有力工具。因此，除了青春双歧杆菌之外，抗性淀粉作为合生治疗剂的试验将是增强本研究中观察到的抗性淀粉益处的潜在下一步。

随着工业化环境中肥胖和代谢疾病发病率的持续上升，纤维的平均摄入量大幅下降。为了应对这种改变的生态系统，工业化环境中存在的人类肠道微生物组现在可能缺乏最佳降解纤维以获得最大健康益处的能力。一个有趣的假设是，益生元补充剂和膳食纤维的健康促进作用可以通过使用下一代纤维降解合生元恢复微生物群来增强微生物群的纤维降解能力来提高。诸如此类的研究证明了针对代谢疾病的微生物靶向疗法的明显效用，并暗示了优化的微生物疗法为未来带来的希望。

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