編譯：微科盟靜候，編輯：微科盟居居、江舜堯。

微科盟原創(chuàng)微文，歡迎轉(zhuǎn)發(fā)轉(zhuǎn)載，轉(zhuǎn)載須注明來源《微生態(tài)》公眾號。

導(dǎo)讀  

人體細胞或腸道菌群產(chǎn)生的生物活性脂質(zhì)可能在健康和疾病中發(fā)揮重要作用。飲食攝入量是腸道菌群、短鏈脂肪酸(SCFAs)和支鏈脂肪酸(BCFAs)的產(chǎn)生以及宿主內(nèi)源性大麻素組信號的關(guān)鍵決定因素，這些信號均與代謝疾病有關(guān)。本研究在健康參與者中進行，旨在確定導(dǎo)入飲食是否會影響宿主對短期飲食干預(yù)的反應(yīng)。參與者接受了為期3天的MedDiet(地中海飲食)、反映加拿大平均飲食攝入量的13天導(dǎo)入對照CanDiet(加拿大飲食)，并再次接受連續(xù)3天的MedDiet。在每個飲食階段結(jié)束時收集糞便和血液樣本，以評估腸道菌群組成以及內(nèi)源性大麻素組介質(zhì)、SCFAs和BCFAs血漿水平的變化。本研究發(fā)現(xiàn)血漿內(nèi)源性大麻素組介質(zhì)、BCFAs和某些SCFAs對這兩種飲食的反應(yīng)有即時和可逆的調(diào)節(jié)。腸道菌群反應(yīng)也很快，但在短暫的飲食ManDiet干預(yù)后，并非所有由CanDiet引起的變化都是可逆的。較高的初始微生物群多樣性與短期飲食干預(yù)后微生物群調(diào)節(jié)減少有關(guān)。還觀察到BCFAs和2-單酰基甘油與腸道菌群組成有許多且不同的相關(guān)性。飲食干預(yù)調(diào)節(jié)的幾個類群以前與代謝紊亂有關(guān)，需要在觀察性相關(guān)研究中控制近期飲食。綜上所述，本研究表明參與腸道菌群和宿主代謝之間通信的脂質(zhì)介質(zhì)對飲食變化表現(xiàn)出快速反應(yīng)，部分(但不是全部)微生物類群也是如此。導(dǎo)入飲食影響腸道微生物組和BCFAs，但不影響內(nèi)源性大麻素對MedDiet的反應(yīng)。較高的初始微生物組多樣性有利于腸道菌群的穩(wěn)定性，以應(yīng)對飲食變化。這項研究強調(diào)了在將腸道微生物組與參與宿主代謝的脂質(zhì)信號聯(lián)系起來的研究中考慮先前飲食的重要性。  

論文ID

原名：The diet rapidly and differentially affects the gut microbiota and host lipid mediators in a healthy population

譯名：飲食對健康人群的腸道菌群和宿主脂質(zhì)介質(zhì)產(chǎn)生快速和不同的影響

期刊：Microbiome

IF：16.837

發(fā)表時間：2023.2.11

通訊作者：Frédéric Raymond

通訊作者單位：加拿大拉瓦爾大學(xué)營養(yǎng)與功能食品研究所(INAF)

DOI號：10.1186/s40168-023-01469-2

實驗設(shè)計

圖1 研究設(shè)計示意圖。  

結(jié)果

1. 短期飲食干預(yù)決定血脂介質(zhì)

我們評估了在有和無CanDiet穩(wěn)定期的情況下短期MedDiet飲食的干預(yù)效果(圖2)。如預(yù)期的那樣，與基線和CanDiet相比，MedDiet干預(yù)后血漿多不飽和脂肪酸濃度增加(圖2A)。在MedDiet (V2和V4)后，幾種eCBome介質(zhì)增加，包括NAEs、DHEA和EPEA (圖2B)以及2-MAGs、2-DHG和2-EPG(圖2C)。BCFAs和SCFAs在第一次MedDiet干預(yù)后沒有顯著改變(圖2D)。然而，丙酸、戊酸、異丁酸和異戊酸在CanDiet飲食后顯著升高，然后在第二次MedDiet后下降。在MedDiet V2和V4時，生物活性脂類水平?jīng)]有顯著差異，但對后者的分析表明，穩(wěn)定飲食提高了代謝物反應(yīng)的再現(xiàn)性?？偟膩碚f，第二次MedDiet與CanDiet(V4/V3)之間以及CanDiet與第一次MedDiet(V3/V2)之間代謝物的倍數(shù)變化完全相反，表明飲食對這些代謝物有直接影響?？傮w而言，盡管在第二次MedDiet干預(yù)后，BCFAs的反應(yīng)更強且變化更小，但導(dǎo)入飲食不影響生物活性脂類對MedDiet的反應(yīng)，因為這些代謝物對飲食的短期變化有反應(yīng)。

圖2 血漿生物活性脂質(zhì)對飲食干預(yù)的反應(yīng)。

圖顯示了A 多不飽和脂肪酸(PUFAs)、內(nèi)源性大麻素組介質(zhì)類，B N-?；掖及?NAEs)，C 單酰基甘油(MAGs)和D 短鏈脂肪酸(SCFAs)和支鏈脂肪酸(BCFAs)的結(jié)果。該圖表示MedDiet(V2) vs.基線(V1)(上圖),CanDiet(V3)vs. MedDiet(V2)(中圖)，以及MedDiet(V4) vs. CanDiet(V3)(下圖)血漿脂質(zhì)濃度log2比值的均值和標準誤差。0處繪制的紅線表示代謝物沒有變化。顯著性差異為p＜0.1 (.)、p＜0.05(*)、p＜0.01(**)和p＜0.001(***)。  

2. 腸道菌群在48小時內(nèi)對飲食變化作出反應(yīng)

我們還研究了在有和無CanDiet導(dǎo)入的情況下，糞便微生物組對短期MedDiet飲食干預(yù)的反應(yīng)(圖3)。飲食干預(yù)后，Simpson和Shannon微生物組多樣性顯著高于基線多樣性。除Bacteroides(擬桿菌屬)外，所有顯著調(diào)節(jié)類群的基線相對豐度均低于5%。我們確定了微生物群反應(yīng)的三種模式。首先，MedDiet干預(yù)導(dǎo)致與導(dǎo)入飲食無關(guān)的7個屬可重復(fù)性增加：Bacteroides、Butyricoccus、Coprococcus.1、Lachnoclostridium、Lachnospiraceae(毛螺菌科)UCG 001、Parasutterella和Lachnospira(圖3A)。其次，CanDiet以一種可被MedDiet可逆的方式調(diào)節(jié)屬，包括Romboutsia、Ruminococcaceae UCG 004、Roseburia、Subdoligranulum和Collinsella(圖3B)。第三，也是最重要的，經(jīng)過CanDiet調(diào)節(jié)的類群在第二次MedDiet后并沒有恢復(fù)到最初的相對豐度(圖3C)。例如，在每個MedDiet干預(yù)期(V2, V4)結(jié)束時，Coprococcus 3和Ruminiclostridium 5的相對豐度存在顯著差異。因此，在V4期，仍然觀察到由CanDiet穩(wěn)定期引起的這些類群的增加。同樣，Ruminococcaceae NK4A214和Lactobacillus在CanDiet(V2, V3)的作用下顯著降低，但在第二次MedDiet(V4)后沒有恢復(fù)(圖3C)。最后，未分類的Faecalibacterium UBA1819在整個研究過程中增加(圖3D)。這些結(jié)果表明，腸道菌群在48小時內(nèi)對MedDiet有反應(yīng)，對于某些類群，2周的CanDiet影響了腸道菌群對MedDiet的反應(yīng)。

圖3 腸道菌群對飲食干預(yù)的反應(yīng)。

顯示了受飲食干預(yù)顯著影響的微生物屬的平均相對豐度和標準誤差。A 由MedDiet增加的微生物群，B 被CanDiet以MedDiet可逆的方式調(diào)節(jié)的微生物屬，C 被CanDiet調(diào)節(jié)并且不被MedDiet恢復(fù)的微生物屬，D 其他。顯著性差異為p＜0.1(.)、p＜0.05(*)、p＜0.01(**)和p＜0.001(***)。  

3. 菌群反應(yīng)對飲食干預(yù)的個體間差異

眾所周知，每個人的腸道微生物組都具有獨特的特征，并且它們對飲食干預(yù)的反應(yīng)可能不同。由于參與者的基線微生物群可能反映了他們的長期飲食或其他潛在條件，我們調(diào)查了微生物組組成的個體差異，以確定參與者的子集是否會對飲食干預(yù)產(chǎn)生特定反應(yīng)。為此，我們使用多因素分析比較了微生物組的分布，將分類等級作為不同的變量組，然后對所得的方差分解進行層次聚類(圖4)。樣本根據(jù)飲食干預(yù)進行分組(卡方檢驗，P=0.003)(圖4A)。事實上，在確定的5個主要類群中，兩個類群在特定飲食中得到了富集。M2聚類與基線樣本顯著相關(guān)(7/14，p=0.04)，其微生物組多樣性顯著低于其他四個聚類(圖4C)。M5聚類在MedDiet樣品中富集(16/17, p=0.0003)。相比之下，M1聚類和M4聚類包含同一參與者三到四次測試，表明飲食對這些個體的微生物組調(diào)節(jié)有限。與其他聚類相比，這些參與者的微生物群似乎受飲食影響較小，而受個體間特征的影響更大。一個應(yīng)用于生物活性脂質(zhì)的類似方法顯示聚類主要與飲食相關(guān)(圖4D)。這些結(jié)果表明，盡管生物活性脂質(zhì)主要與近期飲食組成有關(guān)，但個體微生物組可能對短期飲食干預(yù)有不同的反應(yīng)。

圖4 微生物組分類圖譜聚類分析。

A, 個體微生物群特征的多因素分析的分層聚類。樹狀圖顯示了導(dǎo)致聚類之間差異的變量。B, 條形圖顯示了16個較豐富的微生物屬的相對豐度。通過Simpson指數(shù)(1-D)測量微生物(C)和生物活性脂質(zhì)(D)之間所有序列變異的微生物組α多樣性。  

4. 微生物組對飲食的反應(yīng)與初始微生物組的多樣性有關(guān)

腸道菌群的多樣性被認為與菌群的穩(wěn)定性和恢復(fù)力有關(guān)。因此，我們調(diào)查了每位參與者每次檢測時微生物組譜之間的歐氏距離是否與他們的基線微生物組指數(shù)(Simpson指數(shù))相關(guān)?？傮w而言，微生物組調(diào)節(jié)與參與者的基線微生物組多樣性呈負相關(guān)(圖5A)。因此，具有較大初始微生物群多樣性的個體之間的測試距離較小。這一發(fā)現(xiàn)支持了微生物組多樣性與微生物組穩(wěn)定性相關(guān)的假設(shè)，并且這一假設(shè)適用于飲食的短期變化。對血脂進行了類似的分析，但我們觀察到微生物組多樣性和代謝物譜與初始代謝組的距離之間沒有顯著相關(guān)性(圖5B)。作為對照，我們調(diào)查了基線微生物組多樣性是否與基線健康飲食指數(shù)(HEI)相關(guān)，但結(jié)果并非如此(p=0.26, Spearman)。此外，在FDR校正后，沒有任何類群或代謝物與HEI顯著相關(guān)。

圖5 微生物組調(diào)節(jié)與初始微生物組多樣性相關(guān)。

微生物譜(包括所有序列變異)(A)或脂質(zhì)譜(B)在基線和每個參與者每次測試之間的歐氏距離與基線期的α多樣性有關(guān)。每次測試繪制回歸線。紅色表示基線(V1)與第一次MedDiet(V2)之間的距離，黑色表示基線(V1)與CanDiet(V3)之間的距離，灰色表示基線(V1)與第二次MedDiet(V4)之間的距離。C，熱圖說明至少在一個樣本中超過1%的腸道菌群屬與在每次測試并結(jié)合四次測試時用Simpson指數(shù)(1-D)表示的所有序列變異計算的腸道菌群多樣性之間的Spearman相關(guān)性。D, 熱圖說明血漿脂質(zhì)濃度與在每次測試并結(jié)合四次測試時用Simpson指數(shù)(1-D)表示的所有序列變異計算的腸道微生物群多樣性之間的Spearman相關(guān)性(FDR校正)。顯著性為p＜0.1(.)、p＜0.05 (*)、p＜0.01 (**)和p＜0.001 (***)。  

5. 飲食、菌群多樣性和生物活性脂類之間的動態(tài)關(guān)聯(lián)

通過四次測試，并使用所有的數(shù)據(jù)評估微生物多樣性與其他變量的相關(guān)性，研究了不同飲食下微生物組多樣性、特定類群和血漿代謝物之間相互作用的穩(wěn)定性。通過對眾多分類群的不同測試，腸道菌群的種屬始終與微生物多樣性相關(guān)，這強調(diào)了微生物群組成和多樣性之間關(guān)聯(lián)的穩(wěn)定性，即使發(fā)生飲食改變時也是如此(圖5C)。這一普遍規(guī)律的一個明顯的例外是Lachnoclostridium，它僅在CanDiet后與多樣性呈負相關(guān)。在與基線微生物組多樣性顯著相關(guān)的屬中，只有Lachnoclostridium和Lachnospira被飲食顯著調(diào)節(jié)(圖3)。在FDR校正后，沒有發(fā)現(xiàn)微生物組多樣性與血漿代謝物之間有顯著相關(guān)性(圖5D)。有趣的是，盡管沒有統(tǒng)計學(xué)意義，但與MedDiets(V2、V4)相比，基線(V1)和CanDiet(V3)的代謝物和微生物組多樣性之間的相關(guān)性更強。腸道菌群和血漿代謝物與微生物組多樣性相關(guān)性之間的差異突出了血漿eCBome介質(zhì)、SCFAs和BCFAs與飲食的動態(tài)關(guān)聯(lián)，與本研究時間段內(nèi)腸道細菌與微生物組多樣性相關(guān)性的穩(wěn)定性相反。

6. 2-MAGs和BCFAs與微生物組有明顯的相關(guān)性

為了進一步研究腸道細菌和生物活性脂質(zhì)之間的關(guān)系，我們建立了微生物屬相對豐度和血漿代謝物濃度之間的相關(guān)網(wǎng)絡(luò)(圖6)。我們對該網(wǎng)絡(luò)的第一個總體觀察是，屬于相同化學(xué)家族的脂質(zhì)介質(zhì)在該網(wǎng)絡(luò)中被分組在一起，其中一個大型子網(wǎng)絡(luò)與2-MAG有關(guān)，另一個與BCFAs有關(guān)。

在2-MAGs子網(wǎng)絡(luò)中，Paraprevotella和Anaerostipes分別通過與2-AG、2-DHG、2-OG、2-LG和2-EPG呈正相關(guān)和負相關(guān)而發(fā)揮核心作用。這些2-MAGs與Intestinibacter、Catenibacterium、Romboutsia和Clostridium sensu stricto 1等類群呈正相關(guān)。Erysipelotrichaceae與2-AG、2-DPG和2-DHG呈負相關(guān)。有趣的是，與其他2-MAG相比，2-PG從子網(wǎng)絡(luò)中獨立出來，它與腸道菌群具有相反的關(guān)聯(lián)。NAEs在相關(guān)網(wǎng)絡(luò)中沒有很高的連通性。

細菌與異丁酸、異戊酸和戊酸之間存在高度的共享連通性，其中相關(guān)性最顯著的是與微生物組多樣性呈負相關(guān)。戊酸、異丁酸和異戊酸的血漿水平受到飲食的顯著調(diào)節(jié)，并且與同樣受飲食調(diào)節(jié)的屬(Lachnoclostridium、Coprococcus、Bacteroides和Butyricicoccus)相關(guān)。與丁酸鹽或乙酸鹽呈正相關(guān)的類群與BCFAs總體呈負相關(guān)。短鏈脂肪酸乙酸、丁酸和丙酸的血漿濃度與Akkermansia呈負相關(guān)。乙酸和丁酸鹽的血漿水平不受飲食調(diào)節(jié)，并且與與飲食不相關(guān)的類群顯著相關(guān)，這表明這些代謝物和相關(guān)微生物群的產(chǎn)生通常不受MedDiet短期飲食干預(yù)的影響。

總體而言，與eCBome介質(zhì)相關(guān)的類群沒有受到飲食的顯著調(diào)節(jié)，也沒有與微生物組多樣性一致相關(guān)，這表明它們與eCBome調(diào)節(jié)的關(guān)系可能獨立于這兩個因素。與SCFAs和BCFAs相關(guān)的類群在不同飲食間被顯著調(diào)節(jié)(圖2)，其中一些類群與微生物群多樣性相關(guān)，這表明飲食可能會影響這種關(guān)聯(lián)。這些觀察結(jié)果與通常由宿主產(chǎn)生的eCB及其同源物以及通常由微生物組產(chǎn)生的SCFAs/BCFAs的性質(zhì)一致。

圖6 微生物群和生物活性脂質(zhì)之間的相關(guān)網(wǎng)絡(luò)顯示出與BCFAs和2-MAGs相關(guān)的不同聚類。

基于Spearman相關(guān)性，表示至少一個樣本中超過1%的腸道菌群屬與脂類之間的相關(guān)網(wǎng)絡(luò)。虛線表示顯著相關(guān)，p< 0.01，直線表示FDR后顯著相關(guān)，p< 0.05。邊緣的顏色表示正相關(guān)(藍色)或負相關(guān)(紅色)的強度。手繪彩色圓圈突出了按脂類劃分分子的子網(wǎng)絡(luò)。類群被包括在與它們具有最顯著相關(guān)性的組中。如果兩個或多個組之間存在聯(lián)系，則不圈出屬。  

討論

本研究旨在通過控制飲食方案，在健康受試者中闡明導(dǎo)入飲食如何影響腸道微生物組和脂質(zhì)介質(zhì)對短期MedDiet的反應(yīng)。它可以評估腸道菌群、eCBome以及短鏈和支鏈脂肪酸如何以動態(tài)方式適應(yīng)飲食變化。本研究比較了MedDiet在具有不同基線飲食習(xí)慣的個體樣本中的短期效果，以及在同一個體中，進行13天CanDiet穩(wěn)定期后獲得的效果。本研究的結(jié)果顯示，兩種MedDiet干預(yù)對血漿生物活性脂質(zhì)的反應(yīng)沒有顯著差異。實際上，對于PUFAs、MAGs、NAEs、SCFAs和BCFAs，與第一次MedDiet相比，CanDiet誘導(dǎo)的倍數(shù)變化與第二次MedDiet與CanDiet相比誘導(dǎo)的倍數(shù)變化幾乎完全相反。然而，在CanDiet之后進行MedDiet干預(yù)后，對BCFAs的影響似乎更大，并受到變化較小的影響。eCBome脂質(zhì)譜似乎主要由飲食攝入量決定，而不是導(dǎo)入飲食，這種影響是直接和一致的。然而，必須強調(diào)的是，這是在接受短期飲食干預(yù)的年輕健康隊列中觀察到的，而在患有代謝障礙或涉及這些脂類的其他疾病的個體中，情況可能不同。與生物活性脂類相比，微生物組的反應(yīng)遵循特定的分類模式，一些細菌直接對短期飲食做出反應(yīng)，而另一些則受到導(dǎo)入飲食的影響。因此，本文的主要發(fā)現(xiàn)是，在健康個體中，嵌入式飲食會顯著且定性地影響特定微生物組細菌對48小時MedDiet干預(yù)的反應(yīng)，但不影響宿主產(chǎn)生的某些生物活性脂類的反應(yīng)。

初始微生物組α多樣性與不同飲食之間的腸道微生物組調(diào)節(jié)高度相關(guān)，但與兩次測試之間血漿代謝物的距離無關(guān)。本研究觀察到，具有較高基線α多樣性的微生物組對飲食干預(yù)的抵抗力更強，因此隨著時間的推移也更穩(wěn)定。其他研究也報道了多樣性對抗生素反應(yīng)的類似影響，以及微生物組不穩(wěn)定性與代謝性疾病和其他疾病的關(guān)系。一個穩(wěn)定的微生物群將更能抵抗干擾，從而抵御菌群失調(diào)。因此，微生物群的穩(wěn)定性可能是解釋腸道菌群多樣性益處的因素之一。

在兩次MedDiet之后，血漿中測量的脂質(zhì)介質(zhì)也進行了類似的調(diào)節(jié)，這表明飲食和血漿代謝物之間存在直接聯(lián)系。與CanDiet相比，MedDiet中單酰甘油2-DHG、2-EPG和2-OG有所增加。這3種介質(zhì)以及2-AG和2-LG與Paraprevotella呈正相關(guān)。與健康個體相比，T2D和DM前期患者中發(fā)現(xiàn)該種屬豐度較低。在一項肥胖兒童和青少年代謝狀態(tài)的研究中，Paraprevotella與血清IL-6呈正相關(guān)，IL-6是一種能夠維持腸道穩(wěn)態(tài)功能的促炎因子。眾所周知，AEA或2-AG激活大麻素受體2 (CB2)可誘導(dǎo)IL-6分泌。事實上，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了IL-6和2-AG之間存在正相關(guān)的趨勢。我們觀察到的Paraprevotella和2-MAG之間的正相關(guān)與之前的研究結(jié)果一致，同時也支持腸道菌群和內(nèi)源性大麻素系統(tǒng)之間相互作用的假設(shè)。此外，2-MAG(2-AG、2-DPG和2-DHG)和PUFAs(AA和DPA)與Intestinibacter、Romboutsia或Clostridium sensu stricto 1呈正相關(guān)，這3種細菌與T2D患病率呈負相關(guān)。這些相關(guān)性與2-AG、2-DPG和2-DHG等不飽和長鏈2-MAGs的作用一致，因為它們可能通過激活CB2、TRPV1和其他靶點來增加胰島素敏感性并減少葡萄糖不耐受。

與CanDiet相比，MedDiet中N-?；掖及稤HEA、EPEA和OEA也顯示有所增加。觀察隊列研究表明，2-DHG、2-EPG、DHEA和EPEA的水平與飲食中DHA或EPA的攝入量相關(guān)，我們也從當前的干預(yù)中觀察到了這種關(guān)系，因為參與者基線和MedDiet之間的DHA和EPA不同。這些n-3 PUFA衍生的NAEs和2-MAGs已被證明具有抗炎作用，可能有利于代謝健康，因為已知它們可以激活受體，由于其促脂溶解、胰島素敏感和腸促胰島素樣作用，被認為對代謝有益，包括PPARα、GPR119和TRPV1。同樣，衍生于油酸(MedDiet干預(yù)措施中豐富的脂肪酸)的OEA和1-，2-OG(分別為NAE和2-MAG)的血漿濃度不受第一次MedDiet調(diào)節(jié)，而是被CanDiet降低，并在第二次MedDiet時恢復(fù)到初始水平。對于大多數(shù)參與者來說，在研究之前他們飲食中的油酸攝入量與CanDiet成分相似。與其他研究結(jié)果一致，棕櫚酸衍生的NAE (PEA)和MAG(1，2-PG)對飲食沒有明顯的反應(yīng)。在過去的研究中，PEA已被證明對飲食調(diào)節(jié)無反應(yīng)，這可能是由于哺乳動物可以產(chǎn)生大量的新生棕櫚酸來克服飲食變化。另一方面，1-2PG傾向于對來自多不飽和脂肪酸的NAEs和MAGs產(chǎn)生相反的反應(yīng)，特別是在與微生物組的相關(guān)性方面(圖6)。有趣的是，這種介質(zhì)也能激活PPAR，其是肥胖個體服用A. muciniphila(嗜黏蛋白阿克曼菌)后血漿中增加的唯一eCBome信號。最后，需要強調(diào)的是衍生于花生四烯酸并可激活代謝綜合征受體CB1以及抗炎受體CB2的兩種內(nèi)源性大麻素AEA和2-AG沒有在MedDiet干預(yù)后顯著增加。這一結(jié)果可以解釋為MedDiet和CanDiet在花生四烯酸含量方面沒有差異，分別為0.13g和0.14g。總的來說，被MedDiet正向調(diào)節(jié)的內(nèi)源性大麻素和同源物被認為與對健康有有益影響的機制有關(guān)。相反，與MedDiet相比，CanDiet可以被視為西方飲食，在CanDiet之后，MUFA-和n-3 PUFA衍生的eCBome介質(zhì)水平下降，可能在此類飲食模式的代謝負面影響中發(fā)揮作用。

由微生物群產(chǎn)生的脂肪酸，即SCFAs和BCFAs對飲食干預(yù)的反應(yīng)不同。乙酸、丁酸和丙酸變化不大或根本沒有變化。它們是由腸道菌群從碳水化合物發(fā)酵產(chǎn)生的最普遍的代謝物。由于與CanDiet相比，MedDiet含有更多的纖維，可以預(yù)期SCFAs的產(chǎn)生會增加。此外，Wang及其合作者的一項觀察性研究表明，長期的地中海飲食模式與腸道微生物的影響有關(guān)，除其他功能外，還與SCFA產(chǎn)生相關(guān)。然而，盡管我們的短期飲食干預(yù)改變了微生物群，但組成個體腸道微生物的主要類群的存在和豐度得以維持，從而確保了代謝活動。事實上，我們研究隊列中最豐富的兩個屬是已知的丁酸鹽(Faecalibacterium)、乙酸鹽和丙酸鹽(Bacteroides)的產(chǎn)生者。這些類群的高比例可能會阻礙食物對SCFA的調(diào)節(jié)。至于BCFAs，異戊酸和異丁酸，它們來自支鏈(異亮氨酸、亮氨酸和纈氨酸)或芳香族氨基酸(酪氨酸和苯丙氨酸)的發(fā)酵，其中許多氨基酸被認為對腸道和代謝健康有害。因此，這些氨基酸在CanDiet中的含量比在MedDiet中要高得多。事實上，第一次MedDiet(V2)干預(yù)并未顯著調(diào)節(jié)SCFAs和BCFAs，這表明在參與者的基線和MedDiet(V2)之間，產(chǎn)生SCFAs和BCFAs所需的食物是相當?shù)?。然而，在第一次MedDiet干預(yù)后，觀察到CanDiet對BCFAs和戊酸的強烈影響，在第二次MedDiet(V4)干預(yù)后，這種效果被逆轉(zhuǎn)。值得注意的是，我們在血漿(而非腸道)中測量了這些代謝物，因此我們的測量集成了腸道代謝物的產(chǎn)生、吸收和宿主代謝活動。盡管如此，圖6顯示BCFAs與腸道菌群高度相關(guān)，這表明微生物組在決定這些脂質(zhì)介質(zhì)的血漿濃度方面具有潛在作用。

特定的腸道微生物對短期MedDiet或CanDiet干預(yù)反應(yīng)迅速。Bacteroides是由MedDiet調(diào)節(jié)的唯一一個平均相對豐度高于5%的屬。Bacteroides包括潛在的有益物種，這些物種可以促進粘膜定植，加強腸道上皮屏障，并具有抗炎特性。所有其他調(diào)節(jié)類群的相對豐度都低于5%，這一觀察結(jié)果與抗生素使用7天后的觀察結(jié)果相似，這進一步支持了許多微生物群調(diào)節(jié)劑影響低豐度類群的觀點。在MedDiet中增加的細菌屬包括Butyricicoccus和Roseburia，它們與文獻中的肥胖臨床標志物呈負相關(guān)。以前的研究表明，Buryticicoccus在MedDiet干預(yù)4天后會有所增加，而本研究僅在2天后就表現(xiàn)出類似的效果。Roseburia已被證明會隨著不可消化的碳水化合物而增加，支持了這些類群與飲食之間的直接聯(lián)系，并且之前與2型糖尿病呈負相關(guān)。在本研究中，Romboutsia與肥胖呈正相關(guān)，并隨著CanDiet的增加而增加。Subdoligranulum隨著CanDiet的消耗而增加，并與BCFAs相關(guān)。先前的文獻顯示了關(guān)于該屬的相反結(jié)果，表明其參與代謝紊亂可能是復(fù)雜的。然而，事實證明，其與A. muciniphila一樣對健康有積極影響，因此，盡管其在2型糖尿病患者中富集，但與HOMA-IR呈負相關(guān)。有趣的是，Lachnospira和Coprococcus 2與EPA的循環(huán)水平呈正相關(guān)，PUFA是MedDiet的一個標志物。這兩個類群之前被發(fā)現(xiàn)與美國一個大型隊列中的MedDiet評分相關(guān)。因此，我們觀察到類群和分子之間的密切相關(guān)性，這些分子與它們在代謝健康中的潛在作用是一致的，無論是有益的還是有害的。

經(jīng)過48小時的MedDiet，除Lactobacillus和Ruminococcaceae NK4A214在第二次MedDiet后沒有恢復(fù)外，由CanDiet誘導(dǎo)的許多變化都被逆轉(zhuǎn)了，這一觀察結(jié)果與富含動物蛋白的飲食呈負相關(guān)。Ruminococcaceae NK4A214也被證明與低HOMA-IR相關(guān)。CanDiet增加了Coprococcus 3，但第二次MedDiet并沒有減少到最初的相對豐度。同樣，在短暫的MedDiet干預(yù)后，仍然觀察到由CanDiet誘導(dǎo)的Ruminiclostridium 5增加。Coprococcus 3的減少之前與肥胖率的減少有關(guān)。為期1年的MedDiet干預(yù)被證明可以減少該屬，這表明2天的MedDiet不足以逆轉(zhuǎn)14天CanDiet對該類群的影響。有趣的是，David等人發(fā)現(xiàn)2天的干預(yù)足以逆轉(zhuǎn)5天動物性飲食干預(yù)的效果。雖然之前的研究表明，腸道菌群在飲食干預(yù)后會恢復(fù)到基線組成，但其他對小鼠的研究表明，在長期飲食干預(yù)后，這種變化可能是不可逆的，長期以低微生物獲得的碳水化合物飲食的小鼠將永久喪失微生物多樣性。

決定腸道菌群在長期飲食后恢復(fù)原狀的能力的因素仍有待具體確定。由于特定的飲食與疾病有關(guān)，因此重要的是要了解飲食對腸道菌群的影響在多長時間后可以逆轉(zhuǎn)，以避免有害飲食導(dǎo)致腸道菌群功能永久性中斷。在本研究中，Lactobacillus、Ruminococcaceae NK4A214、Ruminiclostridium 5和Coprococcus 3對短期劇烈飲食變化的適應(yīng)能力差，這可能與西方飲食對代謝健康相關(guān)風(fēng)險的潛在持久影響有關(guān)。

本研究的一個局限性是使用了元分類方法，該方法不能提供腸道菌群與血漿代謝組之間關(guān)系的基因和功能解析。提供微生物組功能信息的方法將為腸道菌群、飲食和脂質(zhì)介質(zhì)之間相互作用的機制提供更精確的線索。同樣重要的是，盡管這些結(jié)果確實有助于深入了解這些脂類、腸道菌群和飲食之間的潛在關(guān)系，但在這項對照臨床研究中觀察到的生物活性脂類和腸道菌群之間的相關(guān)性并不直接表明相關(guān)變量之間的因果關(guān)系。

本研究結(jié)果強調(diào)，在宿主常規(guī)飲食或短暫的完全控制飲食期后，48小時的MedDiet以同樣的方式影響血漿eCBome介質(zhì)，而血漿BCFA水平和糞便微生物群組成的反應(yīng)因之前的飲食而不同。這種不同的反應(yīng)使我們可以假設(shè)，最近的嵌入式飲食攝入除了可以通過量化血液中的BCFAs來評估其代謝功能外，還可能從質(zhì)量上影響腸道菌群組成的短期反應(yīng)。因此，至少在一般健康個體中，宿主循環(huán)eCBome信號的組成可能更多地取決于飲食，而不是腸道菌群的組成和功能。

結(jié)論

通過使用一個具有精確人體測量特征的隊列中所有參與者所消耗的明確飲食，我們能夠確定飲食誘導(dǎo)的微生物群及其一些相關(guān)代謝物的調(diào)節(jié)，以及一組日益重要的宿主脂質(zhì)介質(zhì)，從而深入研究獨立于參與者常規(guī)飲食的微生物組和循環(huán)信號之間的相互作用。本研究結(jié)果表明，飲食以一種快速、直接和顯著的方式影響微生物組和eCBome。然而，微生物和某些eCBome成員之間的相關(guān)性似乎與飲食沒有直接關(guān)系，這證實了飲食和腸道菌群可能是eCBome信號的獨立決定因素。相反，血漿BCFAs與飲食和腸道菌群明顯相關(guān)，這表明它們的作用與這兩個相關(guān)因素密切相關(guān)。事實上，2周的CanDiet對BCFAs的影響可以通過2天的MedDiet逆轉(zhuǎn)，這表明一些潛在的有害健康的代謝物可以通過短期的飲食干預(yù)迅速改善。另一方面，為期2周的CanDiet對與代謝健康相關(guān)的特定微生物群屬的負面影響并沒有被2天的MedDiet逆轉(zhuǎn)。參與者在飲食干預(yù)前幾周的飲食在腸道微生物類群的反應(yīng)中留下了痕跡。因此，這些結(jié)果表明了在研究腸道菌群時考慮參與者飲食習(xí)慣的重要性。通常，將腸道微生物類群與代謝物或飲食攝入聯(lián)系起來的研究會出現(xiàn)相互矛盾的結(jié)果。腸道生態(tài)系統(tǒng)中微生物相互作用的復(fù)雜性，以及相關(guān)計算方法的局限性已被建議用來解釋這種高度變異性。我們在隊列中觀察到的先前飲食的一些長期和短期飲食彈性效應(yīng)強化了飲食是腸道菌群關(guān)聯(lián)研究的一個混雜因素的假設(shè)。

總之，我們從這項研究中提出了幾點重要信息。首先，短期飲食在決定微生物組組成和循環(huán)脂質(zhì)介質(zhì)方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。其次，飲食干預(yù)的效果和成功可能取決于患者腸道菌群的初始多樣性。最后，精心設(shè)計的全喂養(yǎng)期臨床試驗，旨在解決特定的假設(shè)，使研究更接近于提供機制見解。因此，研究微生物組或脂質(zhì)介質(zhì)在可由飲食調(diào)節(jié)的條件下的作用時，應(yīng):(1)在解釋結(jié)果時考慮之前的短期飲食攝入量，因為它們可能是其觀察結(jié)果的決定因素之一；或(2)嘗試在飲食穩(wěn)定階段最大限度地減少該因素的影響。

然而，盡管本研究發(fā)現(xiàn)的幾個因飲食變化而被調(diào)節(jié)的類群以前與代謝性疾病有關(guān)，但它們的作用可能主要與飲食無關(guān)的不確定性仍然存在，這也可能是因為我們在這項研究中招募了健康和年輕的個體。在這項研究中，使用一組健康年輕的個體為我們在非病理背景下研究飲食、腸道菌群和脂質(zhì)介質(zhì)之間的關(guān)系提供了關(guān)鍵信息。未來的研究應(yīng)在患有不同代謝狀況的隊列中解決類似問題，以確定健康和非健康個體對短期飲食干預(yù)的反應(yīng)是否具有可比性。這種實驗方法將有助于從觀察性的方法向臨床機制研究過渡，并可能為開發(fā)新的代謝紊亂療法開辟新的途徑。

本文由“健康號”用戶上傳、授權(quán)發(fā)布，以上內(nèi)容（含文字、圖片、視頻）不代表健康界立場?！敖】堤枴毕敌畔l(fā)布平臺，僅提供信息存儲服務(wù)，如有轉(zhuǎn)載、侵權(quán)等任何問題，請聯(lián)系健康界（jkh@hmkx.cn）處理。

相關(guān)知識

重磅解讀：不同營養(yǎng)干預(yù)對兒童腸道菌群有何影響？
優(yōu)化腸道菌群——對抗肌肉減少和骨質(zhì)流失
環(huán)境污染對腸道菌群和免疫系統(tǒng)的影響
貓狗腸道菌群—“主子們”的健康新領(lǐng)域
不同分娩方式對嬰兒腸道菌群和健康的影響 中華醫(yī)學(xué)會圍產(chǎn)醫(yī)學(xué)分會
CRM：華科劉剛團隊揭示健康型低碳水膳食和限時飲食干預(yù)對體重和腸道菌群的影響！
輻射威脅：揭示輻射對人體健康和腸道菌群的影響及防護
剖腹產(chǎn)vs順產(chǎn)，對新生兒腸道菌群與健康的影響
腸道菌群利用膳食纖維及其與人體健康關(guān)系研究進展
母親腸道菌群和飲食習(xí)慣對新生兒生長發(fā)育的影響

網(wǎng)址: 科研丨Microbiome: 飲食對健康人群的腸道菌群和宿主脂質(zhì)介質(zhì)產(chǎn)生快速和不同的影響 http://www.u1s5d6.cn/newsview225978.html