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近期，Cell子刊Cell Reports Medicine在线刊发了华中科技大学公共卫生学院刘刚教授团队题为“Effects of Healthy Low-Carbohydrate Diet and Time-Restricted Eating on Weight and Gut Microbiome in Overweight or Obese Adults: Feeding RCT”的最新研究成果。该研究以提供一日三餐的方式进行12周的膳食干预，明确了在同样热量摄入限制25%的基础上，采用健康型低碳水膳食和限时饮食干预仍有额外的减重效果，并显著影响了肠道微生物的组成。另外，尽管在膳食干预结束后出现体重反弹，但是健康型低碳水膳食降低体脂的效果在干预结束28周时仍然存在。此外，研究团队利用机器学习算法筛选出与减重效果密切相关的生物标志物并构建了高效的减重效果预测模型（申请了国家发明专利（CN202411331775.7）。研究成果为精准体重管理防治糖尿病等慢性病提供了新的思路。
截图来源：Cell Reports Medicine
▲研究总结图：健康型低碳水膳食（左）和限时饮食（右）干预对BMI、体成分、肠道微生物、粪便代谢物的影响（图片来源：参考资料[1]）
低碳水膳食和限时饮食因其减重和代谢改善效果受到广泛关注。然而，以往的干预研究以膳食指导为主，存在依从性低、长期效果不明确等问题，而且既往关于低碳水膳食的干预研究往往强调宏量营养素的数量而忽视了质量。关于强调高质量碳水化合物（如全谷物）、植物蛋白、不饱和脂肪的健康型低碳水化合物饮食的减重和改善代谢的效果缺乏供餐干预模式的证据。同时，关于限时饮食是否在热量限制的基础上有额外健康益处的研究结论存在争议。另外，尚不清楚两种膳食模式干预联合的减重及代谢改善效果。此外，膳食营养是影响肠道微生物组的重要因素，膳食引起的微生物组变化对机体的代谢健康的影响引起广泛关注。但是，健康型低碳水膳食和限时饮食对肠道微生物组的影响仍不明确。
本研究采用提供一日三餐的方式，开展了一项为期12周的2×2析因设计的随机对照干预试验。研究共纳入96名超重或肥胖的成年人，随机分为四组：对照组、健康型低碳水膳食组（碳水占30%）、限时饮食组（进食窗口期10小时）、健康型低碳水膳食联合限时饮食组；参照低体力活动水平成人每日膳食推荐摄入量，四组每日膳食总热量均减少25%。此外，在干预结束后，进行了为期28周的随访。
通过整合表型、粪便宏基因组及粪便代谢组数据，研究发现：
经过12周的限能供餐干预，参与者体重显著平均下降3.53 kg（约5%）。与热量限制相比，等热量的健康型低碳水膳食、限时饮食干预均产生额外的体重降低，且两者联合干预的减重效果更好；健康型低碳水膳食在降低体脂方面优于热量限制（平均减脂3.37 kg vs 2.44 kg），但限时饮食除了降低体脂（平均减脂3.13 kg），相比热量限制还有更多的肌肉减少（平均降低0.58 kg vs 0.09 kg）。
经过12周饮食干预，所有参与者的血压、总胆固醇以及肝肾功能指标均较基线显著改善。虽然12周干预后所有参与者的空腹血糖没有显著变化，但所有参与者在持续血糖监测中的全天和白天平均血糖水平均显著下降。
两种膳食干预均显著改变了肠道微生物组，其中健康型低碳水膳食抑制了肠道菌群的氨基酸生物合成功能，而限时饮食增加了合成短链脂肪酸的益生菌丰度（如狄氏副拟杆菌）。
两种膳食干预均显著改变了粪便代谢物浓度。健康型低碳水膳食显著降低了粪便中支链氨基酸浓度，升高不饱和脂肪酸的浓度；限时饮食提高粪便中的吲哚乙酸和脱氧胆酸浓度。
▲膳食干预期间粪便代谢物水平的变化（A：各组代表性粪便代谢物浓度变化；B：健康型低碳水膳食[HLCD]组对比等热量限制的非HLCD干预组粪便代谢物浓度变化；C：HLCD组粪便代谢物变化与肥胖相关指标的关联；D：各组学数据集中的关键变量及其成对相关性；E：HLCD干预期间肠道微生物组、粪便代谢物和临床指标变化的相关性）（图片来源：参考资料[1]）
干预结束后的28周随访期间，虽然参与者的体重出现反弹并伴随着代谢改善效果的减弱，但是健康型低碳水膳食干预降低体脂含量（相比基线，降低0.85 kg）和粪便邻苯二甲酸的效果在随访后仍然存在，且对肠道微生物功能的影响仍存在。
▲健康型低碳水膳食（HLCD）干预后随访期间体脂质量（A）、体脂率（B）、肠道微生组（C）及粪便代谢组变化（D和E）（图片来源：参考资料[1]）
综上所述，本研究应用提供全餐的模式，解决了依从性低的难题，明确了健康型低碳水膳食、限时饮食干预对体重、体成分、肠道微生物组及粪便代谢组的影响，并发现了两种膳食模式在热量限制基础上有额外的减重效果，并影响了肠道微生物的组成。研究表明，健康型低碳水膳食、限时饮食干预是有效的减重策略，为超重和肥胖人群的营养干预方案提供了新的思路。
华中科技大学公共卫生学院博士研究生李琳、李睿为共同第一作者，刘刚教授为唯一通讯作者。研究得到国家重点研发计划项目、国家自然科学基金等资助。
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题图来源：123RF
参考资料
[1] Lin Li, et al., (2024). Effects of healthy low-carbohydrate diet and time-restricted eating on weight and gut microbiome in adults with overweight or obesity: Feeding RCT. Cell Reports Medicine, DOI: 10.1016/j.xcrm.2024.101801
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