Cell子刊：膳食纤维虽好，摄入也要因人而异

来源：生物探索 2022-06-02 10:25

这项研究结果表明，膳食纤维的益处取决于纤维类型、剂量和个体本身，即纤维、肠道菌群和宿主之间相互作用产生的一系列因素。这些结果对于理解个性化营养至关重要。

近日，美国斯坦福医学院医学院Michael Snyder教授团队在国际知名期刊Cell Host & Microbe上发表了题为“Global, distinctive, and personal changes in molecular and microbial profiles by specific fibers in humans”的研究成果（图1）。研究表明，每一种纤维都可引起个体化和纤维特异性的生化和微生物菌群反应，因此，膳食纤维对健康的益处因人而异，可能还取决于具体摄入的纤维类型和摄入剂量。

 

图1 研究成果（图源：Cell Host & Microbe）

 

在这项研究中，研究人员开展了一项纵向、随机、交叉实验，以试图了解两种常见的单个纯化纤维阿拉伯木聚糖（Arabinoxylan，AX）和长链菊粉（Long-chain inulin，LCI）对肠道微生物以及人体的影响。AX在全谷物中很常见，如黑麦、小麦、燕麦和大米；而 LCI 则存在于洋葱、菊苣根、大蒜和洋蓟中。这两种纤维都可以作为膳食补充剂。 

研究人员招募了18名参与者定期补充这两种纤维，以及由等量的AX或LCI，阿拉伯胶、葡甘露聚糖和抗性淀粉等组成的混合纤维。参与者被随机分配到两组，纤维补充量从第一周（早餐）的每天10克增加到第二周的每天20克（早餐10克、晚餐10克），最后第三周增加到每天30克（早餐、午餐和晚餐各10克）。最后研究人员通过分析粪便宏基因组学、血浆蛋白质组学、代谢组学、脂质组学，血清细胞因子和临床数据，揭示AX、LCI 和混合纤维在肠道菌群以及人体代谢和炎症等方面的独特和个体化作用（图2）。

 

图2 研究设计概述（图源：Cell Host & Microbe）

 

研究人员首先通过使用变异系数（Coefficient of variation，CV）衡量不同组学强度的个体间变异。研究结果显示，各个组学之间的CV分布是有显著差异的。其次，在所有的膳食纤维干预过程中，微生物菌群的组成发生了变化，微生物多样性减少（图3）。

 

图3 膳食纤维的一般生物学效应（图源：Cell Host & Microbe）

 

接下来，研究人员深入研究了单个纯化纤维对临床相关分析和多组学测量的影响。研究结果显示，在摄入AX期间，参与者的血脂状况得以改善，体内低密度脂蛋白（全称，LDL，“坏”胆固醇）、总胆固醇和其他脂质水平有所降低（图4）。然而，个体的反应却各不相同。一些参与者的胆固醇水平几乎没有变化，而一些参与者胆固醇下降幅度最大（即强烈应答者），表现出不同的全身系统性反应，包括他们的宏基因组中有更多的酚酸代谢相关基因和更低的临床甘油三酯。

此外，进一步研究显示，AX降低胆固醇与胆汁酸分泌增加或胆汁的其他变化有关。特别是，研究人员发现在摄入AX的过程中，胆汁酸增加。除了排出胆固醇池外，它们还作为胆固醇代谢的信号分子，与代谢性核受体FXR和LXR结合，控制胆固醇代谢及其向胆汁酸的转化。

 

图4 服用阿拉伯木聚糖时身体的系统生物学变化（图源：Cell Host & Microbe）

同时，研究结果显示，低剂量LCI的摄入与炎症标志物轻微减少和双歧杆菌丰度增加有关。双歧杆菌是一种能在机体中产生健康短链脂肪酸的肠道益生菌。然而，在30克/天的高剂量摄入下，参与者的炎症水平和肝脏中的丙氨酸氨基转移酶（Alanine aminotransferase，ALT）水平会显著升高（ALT是肝损伤的潜在标志物），表明LCI摄入过多可能会有害健康。

膳食纤维可以通过调节肠道菌群的组成和功能，来改善人体健康，但不同种类的纤维补充剂可能有不同作用。该研究揭示了不同膳食纤维补充剂在肠道菌群以及人体代谢和炎症等方面的独特和个体化作用。值得注意的是，研究结果发现摄入高剂量LCI可能导致一些不良反应，而AX降低胆固醇的作用也存在个体间差异，提示了膳食纤维个体化干预的重要性。

总之，这项研究结果表明，膳食纤维的益处取决于纤维类型、剂量和个体本身，即纤维、肠道菌群和宿主之间相互作用产生的一系列因素。这些结果对于理解个性化营养至关重要。