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Cell重磅!生酮饮食改变肠道微生物群和肠道免疫系统!

Tags: 生酮饮食  更新:2020-6-3

低碳水化合物、高脂肪生酮饮食近年来吸引了公众的关注,因为这种饮食被认为可以降低炎症、促进体重减轻和心脏健康,而最近加州大学旧金山分校(UCSF)对一小群志愿者的研究发现生酮饮食对人肠道微生物群具有显着的影响。在小鼠身上进行的其他实验表明,所谓的'酮体'--一种'生酮饮食'这个名字来源的分子副产品--直接影响肠道微生物群,最终可能抑制炎症,这表明酮体作为影响肠道自身免疫紊乱的疗法可能有好处。

在生酮饮食中,碳水化合物的消耗显着减少,以迫使身体改变新陈代谢,以脂肪分子而不是碳水化合物作为主要能量来源--产生酮体作为副产品--这一转变的支持者声称有许多健康益处。

'我对这个问题感兴趣,因为我们之前的研究表明,在老鼠身上,高脂饮食可以诱导肠道微生物的变化,促进新陈代谢和其他疾病,而生酮饮食中的脂肪含量更高,它已经被提议作为一种预防甚至治疗疾病的饮食。'UCSF贝尼奥夫微生物医学中心成员、陈扎克伯格Biohub研究员、免疫生物学和微生物学副教授Peter Turnbaugh博士说道。'我们决定探索这个令人困惑的区别。'

图片来源:Cell

在他们于2020年5月20日发表在Cell杂志上的新研究中,Turnbaugh及其同事与非营利组织营养科学计划(Nutrition Science Initiative)合作,招募了17名成年超重或肥胖的非糖尿病男性患者,让他们在代谢病房里住院两个月,在那里,他们的饮食和运动水平被仔细监控和控制。

该研究的亮点包括:生酮饮食改变肠道微生物群的方式不同于高脂肪饮食;生酮饮食导致的肠道微生物的部分变化是通过宿主体内酮体的产生来驱动的;β-羟基丁酸选择性地抑制双歧杆菌生长;与维生素D相关的肠道微生物群降低了肠道Th17细胞的水平。

在研究的前四周,参与者要么被给予一种'标准'饮食,由50%的碳水化合物、15%的蛋白质和35%的脂肪组成,要么被给予一种生酮饮食,由5%的碳水化合物、15%的蛋白质和80%的脂肪组成。四周后,两组人改变了饮食,让研究人员研究两种饮食之间的变化如何改变参与者的微生物群。

对参与者粪便样本中发现的微生物DNA的分析表明,在标准和生酮饮食之间的转换极大地改变了参与者肠道中常见肠道微生物门放线菌门、拟杆菌门和厚壁菌门的比例,包括19个不同的细菌属的显着变化。研究人员重点研究了一种特殊的细菌--常见的益生菌双歧杆菌,这种细菌在生酮饮食中减少最多。

为了更好地了解生酮饮食导致的微生物的变化如何影响健康,研究人员让人类的小鼠肠道接触坚持生酮饮食的人的不同的肠道细菌,发现这些改变的微生物种群特异性地减少了Th17免疫细胞的数量,这是一种对于对抗感染疾病至关重要的T细胞,同时也会促进自身免疫疾病的炎症。

在老鼠的后续饮食实验中,研究人员逐渐将动物的饮食分为低脂、高脂和低碳水化合物生酮饮食,证实高脂饮食和生酮饮食对肠道微生物群有相反的影响。这些发现表明,当动物饮食中的脂肪水平增加到在不含碳水化合物的情况下促进酮体生成的水平时,微生物组的反应会有所不同。

研究人员观察到,随着动物的饮食从标准饮食转向更严格的碳水化合物限制,它们体内的微生物也开始发生变化,与酮体的逐渐增多有关。

'这对我来说有点意外,'Turnbaugh说。'作为刚接触酮类化合物领域的人,我曾以为,一旦碳水化合物摄入量达到足够低的水平,产生酮类化合物是一种孤注一掷的效果。但这项研究表明你可能很快就会受到酮症的影响。'

研究人员通过将酮体直接喂给小鼠来测试酮体是否能单独驱动他们在肠道微生物生态系统中观察到的变化。他们发现,即使是吃正常数量碳水化合物的老鼠,仅仅是添加酮体就足以产生许多生酮饮食中常见的微生物变化。

'这是一个非常有趣的发现,因为它表明生酮饮食对微生物组的影响不仅仅是饮食本身,而是饮食如何改变身体的新陈代谢,进而对微生物组产生下游影响,'Turnbaugh说。'对许多人来说,保持严格的低碳水化合物或生酮饮食是极具挑战性的,但如果未来的研究发现,酮体自身引起的微生物变化对健康有益,这可能会使一种更美味的治疗方法。'

参考资料:

Ketogenic diets alter gut microbiome in humans, mice

Ketogenic Diets Alter the Gut Microbiome Resulting in Decreased Intestinal Th17 Cells. Cell. 2020. DOI:https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.04.027

来源:转化医学平台 

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