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导语：你是否好奇为什么有些人吃抗性淀粉能有效改善肠道健康，而有些人却收效甚微？最新研究揭示了背后的奥秘。通过7周的饮食干预和深入的微生物组分析，科学家们发现了预测个体对抗性淀粉反应的关键因素，为制定个性化营养方案提供了有力依据。
随着现代生活节奏的加快、饮食结构的变化，代谢性疾病如糖尿病、肥胖等的发病率逐年上升。膳食纤维作为平衡饮食的重要组成部分，其对肠道微生物群落的影响及其在代谢健康中的作用受到了广泛关注。然而，个体对膳食纤维，尤其是抗性淀粉（RS）的响应存在显著差异，这种差异性的原因及其背后的机制尚不完全清楚。
杂志Gut Microbes今年发表了一篇题为“Gut Microbial Features and Dietary Fiber Intake Predict Gut Microbiota Response to Resistant Starch Supplementation”的文章，旨在探索影响个体对RS补充反应的预测因素，以期为精确营养策略提供科学依据。
研究方法
本研究是一项为期7周的开放标签、交叉设计的饮食干预研究，旨在评估抗性淀粉补充对健康成年人肠道微生物群落的影响，并探索预测肠道微生物对RS反应的因素。研究共纳入76名健康成年人，最终59名完成了研究。参与者被随机分配到两组（A组和B组），每组分别接受RS2、易消化淀粉（Ctl）和RS4的补充，每种淀粉补充10天，中间有5天的清洗期(图1)。
图1 研究设计
研究的主要终点是粪便中的短链脂肪酸（SCFA）浓度变化，次要终点包括肠道微生物群落的组成变化、唾液淀粉酶基因拷贝数（AMY1）和唾液淀粉酶活性（SAA）。
研究结果
肠道微生物对RS补充的反应差异
在本次研究中，研究人员发现，RS的补充能够显著改变肠道微生物群落的组成。也就是说在RS2和RS4处理后，共有34种和24种微生物类群的相对丰度发生了显著变化，其中9种在两种处理中均有变化（图2）。
注：(a)这张热图显示了所有参与者在接受RS2、RS4和对照治疗（Control）后，与治疗前（Pre）相比，治疗结束时（End）相对丰度有显著变化的分类群的平均相对丰度的变化。左侧分类群名称上方的描述表明了这些ASVs是同时对RS2和RS4显著，还是仅对RS2或仅对RS4显著。尽管热图显示了对照治疗期间分类群的平均log2倍数变化，但在q＜0.05的情况下，没有ASVs对对照治疗有显著反应；(b)这些是在面板(a)中相同的丰富度有差异的ASVs，但这里显示的是个别参与者在RS2（上部）和RS4（下部）期间ASVs的相对丰度的log2倍数变化（RS2：n=57，RS4：n=55，对照：n=55）
图2 经过RS2和RS4治疗后肠道微生物组的组成在不同个体间有所变化
这一结果揭示了肠道微生物对不同类型RS补充存在差异性反应，表明肠道微生物群落的复杂性和多样性在代谢健康中扮演着重要角色。此外，研究还观察到个体间在微生物群落变化上存在显著的变异性，这种变异性可能是导致不同个体对RS补充反应不同的原因之一。
膳食纤维摄入量对微生物群落的影响
研究结果表明，基线时期的膳食纤维摄入量能够预测RS处理后特定肠道微生物类群的相对丰度。
具体来说，基线膳食纤维摄入量与RS2处理后Ruminococcus torques的相对丰度呈负相关（q=0.03），与RS4处理后Oscillospira的相对丰度也呈负相关（q=0.002）。
注：这些图表，作为MaAsLin2输出生成，展示了MaAsLin2转换后的相对丰度：(a) RS2治疗结束时的[Ruminococcus] torques（n=57）和 (b) RS4治疗结束时的Oscillospira与能量调整后的基线膳食纤维摄入量（n=55）。每个图表都包含了一条拟合数据的线，以及用灰色阴影区域表示的0.95置信区间。
图3 基线时的膳食纤维摄入量预测治疗结束时ASV的相对丰度
这表明，个体的饮食习惯可能通过影响肠道微生物群落的组成，进而影响其对RS补充的反应。
唾液淀粉酶活性与微生物群落的关系
在探讨AMY1和SAA对RS补充反应的影响时，研究发现，与AMY1相关的指标并不是预测RS反应的有效指标。
然而，SAA在易消化淀粉补充后对一个微生物类群（Sutterella）的相对丰度有预测作用（q=0.04）。这一发现提示，唾液淀粉酶活性可能在肠道微生物群落的调节中发挥作用，尤其是在淀粉类食物的消化过程中。
RS补充对短链脂肪酸的影响
研究中另一个重要的发现是，RS补充显著影响了粪便中SCFA的浓度。与易消化淀粉补充相比，RS2和RS4处理导致了粪便中乙酸、丙酸和总SCFA浓度的下降，而易消化淀粉补充则导致了这些SCFA浓度的显著上升。特别是丙酸浓度，在易消化淀粉补充期间上升最为显著。
此外，治疗顺序（即RS2和RS4的消耗顺序）对SCFA变化有预测作用，这一发现表明，肠道微生物群落对RS的适应和记忆可能在饮食干预中起着重要作用。
肠道微生物多样性与SCFA响应的关系
研究还发现，肠道微生物的多样性能够预测SCFA浓度的变化。在RS2处理前，较低的微生物多样性与乙酸和丁酸浓度的增加有关。这可能是因为在低多样性的微生物群落中，某些能够发酵RS2或产生SCFA的微生物类群得以富集，而其他许多微生物类群则相对减少。这一发现为理解肠道微生物多样性与代谢健康之间的关系提供了新的视角。
总结讨论
本文综合评估了膳食纤维摄入量、肠道微生物群落特征以及宿主遗传特性对RS补充反应的影响。通过交叉设计的饮食干预，研究者能够控制单一变量的影响，更准确地评估RS对肠道微生物群落和代谢健康的影响。
此外，本研究的发现为开发个性化的营养策略提供了潜在的生物标志物，有助于未来针对特定人群设计更有效的饮食干预方案。这些发现不仅填补了该领域的研究空白，也为未来的研究提供了新的方向，即通过精确营养来优化膳食纤维的摄入，以改善公共健康。
参考文献
DEVARAKONDA S L S, SUPERDOCK D K, REN J, et al. Gut microbial features and dietary fiber intake predict gut microbiota response to resistant starch supplementation[J]. Gut Microbes, 2024, 16(1): 2367301. DOI: 10.1080/19490976.2024.2367301.
