Science重磅成果：高膳食纤维可改善糖尿病，肠道细菌“又立功”了！

生物探索

编者按

用“吃”来对抗糖尿病，科学家们是认真的！最新发表Science杂志上的一项研究证实，通过提供丰富多样的膳食纤维，可以使人体肠道内特定的有益菌群升高，进而改善2型糖尿病的临床症状。

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在人类肠道中，许多细菌能够分解碳水化合物（如膳食纤维），以产生短链脂肪酸（Short-chain fatty acids，SCFAs）。SCFAs的功能包括，滋养我们的肠道细胞，减少炎症，以及帮助控制食欲；该物质的缺乏与2型糖尿病和其他疾病有关。尽管先前有许多临床研究表明，增加膳食纤维摄入量能够缓解2型糖尿病，但其背后的机制仍不清晰。

图片来源：Cell（DOI: https:///10.1016/j.cell.2013.12.016）

1早前Cell

2014年，发表在Cell杂志上题为“Microbiota-Generated Metabolites Promote Metabolic Benefits via Gut-Brain Neural Circuits”的一篇论文率先建立了膳食纤维、SCFAs、肠道微生物以及糖尿病之间的关联。

研究中，利用基因表达分析和放射性示踪剂，法国科学家Gilles Mithieux带领的团队调查了，是否膳食纤维和/或SCFAs（尤其是丁酸和丙酸）会影响大鼠的葡萄糖产生和能量平衡。

 

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结果显示，富含SCFAs或纤维的饮食诱导了肠道内葡萄糖的产生。此外，丁酸和丙酸都调控了参与肠道糖异生的基因的表达。最终，肠道内的糖异生对体重和血糖控制带来了有益的影响，并阻碍了被喂以高脂肪、高蔗糖饮食的小鼠发展成肥胖和糖尿病。

总结来说，这项研究表明，由肠道微生物通过可溶性纤维发酵而产生的SCFAs能够激活肠道糖异生，从而积极调节血糖和能量内稳态，预防糖尿病和肥胖。

 

图片来源：Science（DOI: 10.1126/science.aao5774）

2最新Science

3月9日，最新发表的这篇题为“Gut bacteria selectively promoted by dietary fibers alleviate type 2 diabetes”的论文中，上海交通大学生命科学技术学院赵立平教授、张晨虹博士以及上海交通大学附属第一人民医院彭永德教授带领的团队，进一步证实了肠道细菌在糖尿病干预中的作用。

研究发现，通过富含多种纤维的饮食调节肠道细菌，可使2型糖尿病患者有更好的血糖控制，减重更多，血脂水平更佳。

具体来说，研究中，科学家们将2型糖尿病患者随机分为两组。对照组接受标准的患者教育（patient education）和饮食建议。治疗组摄入了大量多种类型的膳食纤维，以及提供能量和主要营养物质的类似饮食。此外，两组参与者都服用了阿卡波糖来控制血糖。

其中，高纤维饮食包括了全谷物、富含膳食纤维和益生菌（prebiotics，促进产生短链脂肪酸的肠道细菌的生长）的传统中国药膳（Chinese medicinal foods）。12周后，高纤维饮食的患者三个月的平均血糖水平上有更大的下降。他们的空腹血糖水平也下降得更快，并且减掉了更多的体重。

研究还发现，经下一代测序（NGS）鉴定的141株产生短链脂肪酸的肠道菌群中，只有15种（上图A）能够通过“摄入更多的纤维”被提高，因此，它们很可能是促进健康的关键驱动因素。

在高纤维饮食的支持下，这些有益的肠道细菌能够提高短链脂肪酸——丁酸和乙酸（butyrate and acetate）——的含量。这些酸创造了一种温和的酸性肠道环境，减少了有害细菌的数量，并导致了胰岛素产生的增加，以及血糖控制的改善。

3重要意义

研究者们认为，这项为期6年的研究提供了一项重要证据，即，多吃正确的膳食纤维能够调节肠道微生物群或肠道细菌生态系统。未来，针对每个病人的菌群特征，通过合理设计的高膳食纤维饮食特异性地促进有益细菌的生长，或可成为糖尿病个性化营养治疗的新途径。此外，这类疗法还有望推广到其他相关疾病的防治中。

End

参考资料：1）
Fiber-fermenting bacteria improve health of type 2 diabetes patients

2）Gut microbiota: Microbial metabolites feed into the gut–brain–gut circuit during host metabolism

3）上海交大研究团队在肠道菌群中发现糖尿病营养干预的新靶标