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公司新闻/正文
Nature子刊：吃得越杂就越健康？肠道菌群不答应
354 人阅读发布时间：2021-06-21 15:55
食物的多样化一直是被提倡的一种健康饮食习惯。然而，最近来自加拿大拉瓦尔大学魁北克心肺研究所的研究团队发现混合蛋白质来源饮食——一种常见于西式饮食习惯的营养摄入方式（mixed protein source mirroring that found in the western diet）却会通过干预肠道菌群加剧肥胖及胰岛素抵抗。这一研究成果于2021年6月发表在Nature Communications上。
Feeding diversified protein sources exacerbates hepatic insulin resistance via increased gut microbial branched-chain fatty acids and mTORC1 signaling in obese mice. Nat Commun. 2021; 12(1): 3377.
主要研究结果
1. 实验设计研究最初的目的是考虑到目前常用的高脂饮食模型中的蛋白质来源为单一的酪蛋白，不能完全代表真实的饮食。为了研究蛋白质成分的不同是否会对机体代谢造成影响，研究团队设计了以下分组：
低脂低糖饮食+单一蛋白质来源（LFLS+C）
低脂低糖饮食+混合蛋白质来源（LFLS+PM）
高脂高糖饮食+单一蛋白质来源（HFHS+C）
高脂高糖饮食+混合蛋白质来源（HFHS+PM）
单一蛋白质及混合蛋白质组成差异
2. 表型观察
通过动物实验，发现高脂高糖饮食下，混合蛋白质来源进一步加剧肥胖及胰岛素抵抗。
体重及糖耐受情况
3. 肠道菌群变化
对肠道菌群的组成及代谢物检测发现，无论是饮食干预的早期还是后期，肠道微生态都发生了明显的差异。混合蛋白质能够显著降低部分肠道菌群如Akkermansia muciniphila的含量，提升短链脂肪酸尤其是支链脂肪酸的含量。
混合蛋白质饮食干预2周后菌群及代谢物差异
混合蛋白质饮食干预12周后菌群及代谢物差异
4. 粪菌移植及抗生素验证
分别对无菌小鼠移植单一蛋白质饮食及混合蛋白质饮食干预的小鼠粪便后，研究人员发现不同的菌群确实加剧了高脂高糖引起的肥胖及胰岛素抵抗。
粪菌移植后的表型及菌群差异
同样，使用抗生素干预后，不同蛋白质饮食造成的差异也随之消除。这些结果都说明了肠道菌群在混合蛋白质来源加剧肥胖及糖尿病的过程中起到了重要的作用。
抗生素干预后不同饮食下的短链脂肪酸含量变化
5. 混合蛋白质来源作用分子机制
通过对小鼠肝脏胰岛素相关信号通路的蛋白质表达及磷酸化修饰检测发现，混合蛋白来源可激活肝细胞的mTORC1/S6K1相关信号通路，并增加肝细胞的葡萄糖产生及胰岛素抵抗。此外，通过体外验证也确认了支链脂肪酸能够诱导肝细胞发生类似的通路及表型变化，进一步确认了饮食-菌群-代谢物-信号通路-表型这一调控逻辑链。
小鼠肝脏的混合蛋白质饮食信号通路响应
体外添加支链脂肪酸验证肝脏细胞的表型及通路变化
研究小结
本文通过系统的肠-肝轴研究再次揭示了饮食干预对于肠道菌群及生理表型的巨大影响力。不同于以往的高脂高糖等饮食模型，本文重点关注了不同蛋白质组成的影响，说明合理的饮食设计的关注点不仅仅针对大类营养元素的均衡，而是应该从更全面更系统的角度考虑。
Feeding diversified protein sources exacerbates hepatic insulin resistance via increased gut microbial branched-chain fatty acids and mTORC1 signaling in obese mice. Nat Commun. 2021; 12(1): 3377.
主要研究结果
1. 实验设计
单一蛋白质及混合蛋白质组成差异
2. 表型观察
通过动物实验，发现高脂高糖饮食下，混合蛋白质来源进一步加剧肥胖及胰岛素抵抗。
体重及糖耐受情况
3. 肠道菌群变化
对肠道菌群的组成及代谢物检测发现，无论是饮食干预的早期还是后期，肠道微生态都发生了明显的差异。混合蛋白质能够显著降低部分肠道菌群如Akkermansia muciniphila的含量，提升短链脂肪酸尤其是支链脂肪酸的含量。
混合蛋白质饮食干预2周后菌群及代谢物差异
混合蛋白质饮食干预12周后菌群及代谢物差异
4. 粪菌移植及抗生素验证
分别对无菌小鼠移植单一蛋白质饮食及混合蛋白质饮食干预的小鼠粪便后，研究人员发现不同的菌群确实加剧了高脂高糖引起的肥胖及胰岛素抵抗。
粪菌移植后的表型及菌群差异
同样，使用抗生素干预后，不同蛋白质饮食造成的差异也随之消除。这些结果都说明了肠道菌群在混合蛋白质来源加剧肥胖及糖尿病的过程中起到了重要的作用。
抗生素干预后不同饮食下的短链脂肪酸含量变化
5. 混合蛋白质来源作用分子机制
通过对小鼠肝脏胰岛素相关信号通路的蛋白质表达及磷酸化修饰检测发现，混合蛋白来源可激活肝细胞的mTORC1/S6K1相关信号通路，并增加肝细胞的葡萄糖产生及胰岛素抵抗。此外，通过体外验证也确认了支链脂肪酸能够诱导肝细胞发生类似的通路及表型变化，进一步确认了饮食-菌群-代谢物-信号通路-表型这一调控逻辑链。
小鼠肝脏的混合蛋白质饮食信号通路响应
体外添加支链脂肪酸验证肝脏细胞的表型及通路变化
研究小结
本文通过系统的肠-肝轴研究再次揭示了饮食干预对于肠道菌群及生理表型的巨大影响力。不同于以往的高脂高糖等饮食模型，本文重点关注了不同蛋白质组成的影响，说明合理的饮食设计的关注点不仅仅针对大类营养元素的均衡，而是应该从更全面更系统的角度考虑。