科研| Gut：地中海饮食对超重和肥胖受试者的干预可降低血浆胆固醇，并引起与能量摄入无关的肠道微生物组和代谢组的变化
编译：文文，编辑：谢衣、江舜尧。
原创微文，欢迎转发转载。
地中海饮食（MD）是一种有益的饮食方式，可以预防多种疾病。Gut发表了一项关于MD对超重和肥胖人群的干预试验，探究MD对代谢健康、肠道微生物组和系统性代谢组的影响。采取与日常能量摄入一致的MD后，受试者血液胆固醇和血浆及尿液中肉碱水平的降低与MD的依从性成正比；同时MD导致了微生物组和代谢组的多种变化，如增加了降解膳食纤维的普氏粪杆菌等。这一结论有助于制定改善代谢健康的饮食策略。
论文ID
原名：Mediterranean diet intervention in overweight and obese subjects lowers plasma cholesterol and causes changes in the gut microbiome and metabolome independently of energy intake
译名：地中海饮食对超重和肥胖受试者的干预可降低血浆胆固醇，并引起与能量摄入无关的肠道微生物组和代谢组的变化
期刊：Gut
IF：17.943
发表时间：2020.2
通讯作者：Danilo ercolini, Paola Vitaglione & Stanislav Dusko Ehrlich
通讯作者单位：那不勒斯菲里德里克第二大学&巴黎-萨克雷大学
实验设计
82名超重和肥胖的健康受试者，他们摄入少量的水果和蔬菜，并且久坐不动，参加了一项为期8周的平行随机对照试验。其中43名受试者根据他们日常能量摄入（MedD）进行MD，另外39名受试者保持常规饮食习惯（ConD）。在研究期间，监测饮食的依从性，代谢参数，肠道微生物组和全身代谢组。
实验结果
1 MD降低所有受试者的血浆胆固醇
在实验开始前的基线水平，ConD（n=39）和MedD（n=43）两组之间的血液和尿液样本中的人体测量和临床变量检测方面无显着差异。干预后，与ConD组相比，MedD组受试者4周后血浆总胆固醇（图1）和高密度脂蛋白胆固醇显著降低。但是血糖，hs-CRP，血浆胰岛素，TMAO或代谢性疾病的任何中间标志物（胰高血糖素，生长素，GIP，GLP-1，瘦素，C肽，抵抗素，内脂素和PAI-1）都没有明显变化。
1) 胆固醇下降与MD依从率成正比
与基线相比，MedD组在第4周和第8周对MD的依从性显著增加（图1A），并且与健康食品多样性指数高度相关。饮食和代谢变量的显著百分比变化如图1B所示。与ConD组相比，MedD组受试者的日膳食纤维摄入量显著增加了两倍，植物蛋白和动物蛋白的比例增加了2.5倍（图1C和D）。饱和脂肪摄入量显著减少，多不饱和脂肪摄入量显著增加（图1E）。与ConD组相比，MedD组营养摄入量的这些变化是由于水果、蔬菜、坚果、全麦谷物和鱼制品的食用量增加，同时精制谷物、乳制品和肉制品的食用量减少。MedD与ConD组相比，肉制品食用减少通过这些食物的饮食摄入生物标志物的减少被证实，即血浆肉碱和尿肉碱浓度降低（图1F和G）。
在非正式调查阶段，与入院时的食用量相比，某些受试者（MedD组12名，ConD组6名）擅自将水果和蔬菜的摄入量增加到每天三份以上。我们决定严格关注维持日常水果和蔬菜摄入小于3份的人群。此外，由于并非所有粪便样本均可用，因此两名受试者未被考虑。因此，随后的数据分析是由62名受试者（ConD组32名，MedD组30名）进行的。两组均证实了对干预的高度依从性。同时证实了MedD对血浆胆固醇的影响。此外，通过应用线性模型发现，胆固醇水平下降与MD依从率成正比。
2) 饮食诱导的代谢组学改变与MD消耗的生物标志物释放有关
在干预期间，测量了所有参与者约11000个分子特征（粪便中2200个，血液中4125个，尿液中4645个）。与基线情况和ConD组相比，干预后的MedD组观察到代谢组学谱的明显变化（图2）。斯皮尔曼相关系数降低表明，与ConD组相比，MedD组干预4周和8周后尿液代谢曲线发生显著变化。使用分类方法验证观察到的变化的稳健性，结果支持所发现的代谢组变化。与用全谷物产品代替精制谷物和用渔业产品、豆类和提供的坚果代替肉、蛋和奶制品一致，发现全谷物（3-（3,5-二羟基苯基）丙酸-葡糖醛酸），豆类（色氨酸甜菜碱），蔬菜/浆果（吲哚-3-乙酸）和坚果（尿石素）在MedD组中的生物标志物水平提高了；而肉类（肉碱），胆汁酸(BAs)，亮氨酸和异亮氨酸的生物标志物与ConD组有更密切的联系（图2）。但是未观察到尿液或血清TMAO的变化，这可能是由于在MedD组中增加鱼类摄入量和降低肉源性蛋白质的对比作用所致。
MD介导的全谷物（苯并恶嗪类化合物、哌啶酸甜菜碱）、蔬菜（吲哚-3-乙酸）、豆类（色氨酸甜菜碱、邻苯三酚硫酸盐）、坚果（尿石素）和鱼类（3-羧基-4-甲基-5-丙基-2-呋喃丙酸）的生物标志物消耗增加，肉类（肉碱）和蛋白质降解产物（如支链氨基酸）、芳香族氨基酸、N-乙酰尸胺和微生物衍生的蛋白水解产物（对甲酚硫酸盐、硫酸吲哚酚、苯乙酰基谷氨酰胺）的降低，通过与MD指数的显著联系进一步得到证实。MD干预后尿液中大量宿主衍生的短链和中链酰基肉碱明显减少，表明能量代谢的底物从脂肪转变为复杂的碳水化合物和蛋白质。
2 肠道微生物组成受MD依从性调节
干预期间基因和MSP丰富度保持不变。但是，通过血清hs-CRP变化，发现肠道微生物基因丰富度的变化与个体炎症状态之间存在显著的负相关（图3A）。饮食干预8周后，显示基因丰富度增加的受试者血清hs-CRP水平显著降低（图3B）。前4周对MD依从性的增加与在同一时间间隔内MedD组的微生物组分相似性的降低相对应，表明MD引起肠道微生物组分的重排（图4）。在整个干预期间的ConD组或在4至8周之间MedD组中，也就是在参与者没有改变其对MD依从性的干预条件下，都没有观察到这种变化。
尽管ConD和MedD组在基线时发现的MSP差异丰富的数量可忽略不计，但在4周和8周时观察到了更多的对比物种，对比物种的比例始终与通过MD指数评估的MD依从性相关。在MD依从性增加的阶段（基线-4周），与ConD组相比，MedD组的Ruthenibacterium lactatiformans，Flavonifractor plautii，Parabacteroides merdae，Ruminococcus torques和Ruminococcus gnavus显著降低。与ConD组相比，在第4周或第8周，MedD组富集了5个普拉梭菌成员，此外还富集了罗斯氏菌和毛螺菌类群的几个成员。4周后，MedD组中富集的MSPs与MD食物生物标志物显著相关。在基线时，两种饮食之间只有5个肠道代谢模块（GMM）有所不同，但在4周后观察到GMM捕获的代谢潜能的18%的变化。MedD组中富集了几种GMM，主要包括与氨基酸和碳水化合物降解有关的途径。这些途径还包括甘油三酯和糖蛋白的降解以及乙酰辅酶A和谷氨酸的降解，两者均会导致巴豆酰辅酶A（一种丁酸酯代谢的可能前体）。尽管8周后仅观察到6%的变化，但MedD组中谷氨酸降解使巴豆酰辅酶A的富集得以维持。总之，通过整合三个基因组学数据集，观察到ConD和MedD组在微生物组多样性、功能模块和代谢组学谱的基础上的分离，证实由MD干预引起的变化。
3 MD干预影响微生物功能
测量与肠道微生物代谢有关的代谢产物，以研究MD饮食干预对健康相关微生物活动的影响。与ConD组相比，MedD组尿液中尿石素葡萄糖醛酸的水平升高。这种增加与微生物群中尿石素的产生水平有关。尿石素的产生与血清hs-CRP，甘油三酸酯，体脂量，体重，BMI和尿肉碱呈负相关。
与基线值相比，MD干预下MedD组中观察到总BAs（包括初级和次级BAs）的粪便浓度显著降低（图5A-C）。此外，在干预4周和8周后，MedD组粪便中的脱氧胆酸和石胆酸显著降低。8周后MedD组和ConD组的粪便BA浓度比较显示，粪便中鹅去氧胆酸明显降低。因此，粪便中的初级和次级BAs与动物性食品中的蛋白质和脂肪以及收缩压，BMI，体重和尿肉碱呈正相关。总BAs和次级/初级BA比率最高的受试者的沃氏嗜胆菌基线水平较高，在干预4周后显著下降（图5D）。
尽管膳食纤维摄入量增加了两倍，但未观察到粪便中主要的短链脂肪酸乙酸盐，丁酸盐和丙酸盐的浓度变化。但是在干预期，MedD组受试者的粪便中观察到了戊酸，异戊酸，异丁酸和2-甲基丁酸等支链脂肪酸的显著减少（图6A-D），这些变化反映了植物性食物摄入量的增加。此外，四周时粪便中普拉梭菌和毛螺菌科类群的水平较高（图6E和F）。
4 胰岛素抵抗的变化与特定微生物类群的基线水平有关
胰岛素抵抗的稳态模型评估（HOMA）,作为胰岛素抵抗的测量指标，没有因为干预而改变。但是，通过基线和4周时HOMA相比的变化对受试者进行分层，发现在MD干预下HOMA降低的受试者和随着时间未出现HOMA变化的受试者相比,有明显更高基线水平的几种拟杆菌属（包括B.uniformis和B.vulgatus）和更低基线水平的Prevotella sp.和P.copri。且在干预期间P.copri基线水平与HOMA变化呈正相关。通过16S rRNA基因测序分析计算共丰度组（CAG）时，发现HOMA降低的受试者中CAG2（包括普氏菌属为丰度最高的菌属）含量显著降低，而在HOMA降低且接受饮食治疗的受试者中CAG4（包括粪杆菌，罗斯氏菌，拟杆菌和其他梭状芽胞杆菌）在基线水平明显较高。干预，膳食纤维摄入量增加或HOMA降低，没有发现明显的差异，表明在菌株水平上具有较高的受试者特异性。
总结
原文网址：https://dx.doi.org/10.1136/gutjnl-2019-320438