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新型减肥餐?Gut:地中海饮食干预改善肠道菌群,促进代谢健康

发布时间: 2020-07-30 16:31 来源:上海中科新生命生物科技有限公司

地中海饮食(MD)可有效预防心血管疾病(CVD)、Ⅱ型糖尿病、肥胖症、炎症性疾病、退行性疾病和癌症等多种疾病。但目前关于饮食对微生物群介导人类健康影响的认识主要依赖于观察性研究,干预研究仍然很少,且多数是在动物模型中进行。

2020年3月,一项意大利与法国的联合研究,在《GUT》上发表”Mediterranean diet intervention in overweight and obese subjects lowers plasma cholesterol and causes changes in the gut microbiome and metabolome independently of energy intake“的研究论文,该文章对具有超重和肥胖特征,习惯性地少摄入水果蔬菜并有久坐生活方式的临床参与者进行饮食方式的干预,利用宏基因组学、非靶向代谢组学以及靶向代谢组学方法,深度解析等热量的地中海饮食干预对于受试者的代谢健康、肠道菌群和全身代谢组的影响。这些结果将有助于我们制定改善代谢健康的未来饮食策略。


研究材料

随机分为地中海饮食组和保持原有饮食方式组的82名参与者的血液、尿液、粪便;每位参与者取样三次,包括基线、饮食干预四周以及第八周。


技术方法

非靶向代谢组学:血液、尿液、粪便

靶向代谢组学:(1)粪便:靶向短链脂肪酸和胆汁酸检测;(2)血液和尿液:靶向TMAO及前体物质检测

宏基因组学:粪便


实验路线图


研究材料

1、地中海饮食降低了参与者的血浆胆固醇含量,胆固醇水平的降低与参与者的地中海饮食依从性成正比。

进行个人化定制的等热量地中海饮食干预四周后,对地中海饮食组与保持原有饮食习惯的对照组进行血浆胆固醇含量的测定,发现干预4周后,地中海饮食组血浆总胆固醇和高密度脂蛋白(HDL)-胆固醇比例显著降低。食物的摄入量变化可由血浆和尿液中的肉碱含量减少及植物性食品膳食生物标志物的增加所证实。值得注意的是,在血浆和尿液中没有观察到尿液或血清三甲胺氮氧化物TMAO的变化,这可能是由于在地中海饮食干预组中增加鱼的摄入量和降低肉源性蛋白质的对比效应。另外,地中海饮食干预所导致的血浆中胆固醇水平下降与地中海饮食的依从率成正比。

地中海饮食(MD)过程中参与者的依从性以及饮食和代谢变量的变化


2、地中海饮食改变了参与者的肠道和全身代谢物,并且对参与者的肠道菌群的组成与功能产生影响。

干预期间,高分辨非靶向代谢组检测到大约11000个代谢物分子特征(粪便中2200个,血液中4125个,尿中4645个)。与基线状态及对照组相比,在地中海饮食组干预后代谢谱发生明显的偏移,在机器学习的分类方法中得到了验证:地中海饮食组与对照组比较,基线时AUC=0.52,第四周AUC=0.88,第八周AUC=0.87。宏基因组测试发现,地中海饮食干预导致肠道菌群发生变化,降解纤维的Faecalibacterium prausnitzii增加,潜在的促炎菌Ruminococcus gnavus减少。

高分辨非靶向代谢组是目前主流的代谢组广谱检测技术,其将色谱预分离技术与高分辨质谱检测相结合,以获取样本中尽可能广泛的、精确的代谢物信息。

宏基因组:基于测序技术的一种肠道微生物组成和功能分析技术。


地中海饮食干预四周和八周改变肠道和全身代谢物


3、地中海饮食干预对肠道微生物相关代谢物的调控分析

研究者利用靶向代谢组学测试了许多与肠道微生物代谢及人体健康相关的代谢物,以研究地中海饮食干预对健康相关微生物活动的影响,包括短链脂肪酸SCFAs、胆汁酸BAs等。胆汁酸(BAs)可能与动脉粥样硬化,糖尿病和其他心脏代谢疾病有关。与基线相比,地中海饮食组的粪便还表现出显著减少的BAs含量。胆汁酸最显著降低的个体具有更高的Bilophila wadsworthia基线水平,而该菌在饮食干预后显著下降。短链脂肪酸(SCFA)含量没有显著增加,支链氨基酸(BCFA)例如戊酸、异戊酸、异丁酸等出现了显著下降,反映了植物性食物摄入量的增加。

靶向代谢组技术:基于三重四级杆质谱平台的代谢物靶向检测技术是代谢物定量的金标准方法,具有高特异性、高灵敏度和高准确性。

地中海饮食对肠道菌群及机体健康相关的代谢物的干预分析


小编总结

本研究采用宏基因组学、非靶向代谢组学以及靶向代谢组学方法进行了系统研究,从而揭示了饮食干预可对肠道微生物组成及其代谢物、宿主代谢水平的影响。这些变化与未来改善代谢健康的策略有关。

文章延伸:

短链脂肪酸、胆汁酸、TMAO、色氨酸、苯丙氨酸等肠道微生物相关的代谢物,对宿主具有重要的调节功能。研究饮食、环境、药物等干预手段对宿主的影响,可借鉴本文的研究手段(宏基因组学+非靶向代谢组学+靶向代谢组学(针对菌群相关代谢物检测)),全面揭示微生物组成、宿主代谢、菌群代谢物的变化,以便后续展开更深层的研究。

中科新生命提供一站式的肠道微生物完整解决方案—“肠道菌群-代谢物-靶器官”多组学分析,实现从菌群组成、代谢物到靶器官分子表达分析的完整研究;同时借助于集成机器学习算法,提供更有效的关键菌、关键功能代谢物及标志物的挖掘与筛选。已合作发表多篇高水平项目文章(Circulation Research等领域TOP期刊),欢迎来电咨询。

标签:蛋白组 代谢组 多组学 中科新生命 肠道微生物
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