Nature丨卡路里的新认知，强调饮食模式与肠道微生物组的相互影响

研究介绍

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研究背景

Background

在过去的50年里，对人类和模式生物的跨学科研究为饮食影响能量平衡的机制提供了前所未有的见解。

研究目的

Objectives

本综述重点针对能量平衡管理的分子营养学的最新概念进展，强调了新兴的饮食模式、药物干预及其与人类肠道微生物组和能量代谢的相互作用。

研究结果

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一、新兴的饮食干预模式

鉴于肥胖的主要健康并发症，公众和科学界对确定有效的饮食干预措施来预防或治疗过度肥胖产生了广泛的兴趣。本综述讨论了四种不需要严格限制脂肪摄入的饮食模式，分别为：

（1）富含最低限度加工的全谷物，豆类，水果，蔬菜，坚果，种子和橄榄油的地中海饮食模式（MD）；

（2）需要严格限制碳水化合物的摄入（5%-10%千卡/天）、适度的蛋白质摄入（30%-35%）和高脂肪摄入（55%-60%）的生酮饮食模式（KDs）；

（3）减少饮食摄入量低于维持体重所需的能量，同时保持足够的营养的热量限制饮食模式（CR）；

（4）将进食时间限制在4-10小时，并在一天的其余时间禁食（禁食14-20小时）的间歇性禁食模式。作者对它们的概念基础，它们在减轻肥胖率上升方面的潜在效用和作用机制，以及与肠道微生物组的联系进行了阐述。（见图1）

图1 本综述中强调的四种饮食模式的关键方面

二、肠道微生物组在能量平衡中的作用

在20世纪70年代之前，我们认识到人类肠道容纳了各种各样的微生物，这些微生物具有广泛的酶谱，可以消化哺乳动物酶无法消化的营养物质。然而，50年前，我们对肠道微生物组的看法受到科学方法的限制。近些年来，随着微生物DNA和RNA的高效高通量测序的出现，生物信息学和代谢组学的进步，极大地扩展了我们对肠道微生物组的组成，功能和代谢输出及其与饮食的相互作用的见解。已有的人类和小鼠实验研究均发现，饮食等环境因素对肠道微生物组的影响比宿主遗传学更大。因此，饮食代表了操纵肠道微生物组以服务于健康的有力杠杆，包括通过干扰微生物控制宿主能量代谢的途径。

膳食碳水化合物的微生物到达结肠后，发酵过程中产生的短链脂肪酸（SCFAs）可以通过对能量摄入、能量消耗以及将能量分配给脂肪生成与脂肪分解来影响能量平衡方程的两侧。SCFAs可以被不同的宿主组织同化并转化为ATP，从而使宿主能够从营养物质中回收能量（见图2）。

图2 微生物代谢产物介导的对宿主能量平衡的影响

三、传统的卡路里计算方式是否正确

膳食化合物具有不同的物理、化学特性，这些特性会影响它们在摄入、消化、吸收和同化过程中的代谢过程。过去50年的进步研究强调了一个新的认识，卡路里的计算方式并没有传统的那么单一，摄入但不排出的膳食营养素不一定有益于人类，而是可能被肠道微生物组代谢，产生一系列化合物，这些化合物对人类宿主具有改变的能量可用性和代谢后果。尽管科学家和临床医生普遍意识到这一基本原则，但用于测量膳食价值的传统工具仍然只能捕获消化中最基本的宿主微生物组动态变化。

研究讨论

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小结

Summary

总之，本综述通过讨论过去50年来健康饮食模式的巨大变化，以及新一代肥胖药物的出现影响了当前营养研究和临床实践的格局。强调饮食干预与肠道微生物组的数万亿微生物，包括其因组和代谢产物之间的联系，以及对人类能量代谢的影响。这种以数据为导向的微生物组及其与饮食的相互作用，有望为未来50年的人类营养管理提供一个丰富及可靠的新视角。

参考文献

[1] Kendall, A.I. (1909). Some Observations on the Study of the Intestinal Bacteria. J. Biol. Chem. 6, 499–507.

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[5] Baer, D.J., Gebauer, S.K., and Novotny, J.A. (2016). Walnuts Consumed by Healthy Adults Provide Less Available Energy than Predicted by the Atwater Factors. J. Nutr. 146, 9–13.

[6] Novotny, J.A., Gebauer, S.K., and Baer, D.J. (2012). Discrepancy between the Atwater factor predicted and empirically measured energy values of almonds in human diets. Am. J. Clin. Nutr. 96, 296–301.

PROFILE

Peter J. Turnbaugh

加州大学旧金山分校

来自加州大学旧金山分校的Peter J. Turnbaugh团队，致力于了解与宿主相关的微生物，将这些复杂的微生物生态学简化为分子机制，并应用这些经验教训来改善医学实践。先前的研究范围从分子（例如，生物化学，细菌遗传学，结构生物学）到生物体（例如，gnotobiotic小鼠，常规动物和临床试验）到生态学（例如，合成微生物群落和宏基因组测序）。倾向于以问题为导向，而不局限于特定的方法，目前研究三个主题是药理学、营养学和噬菌体生物学。

END

文案 | 成思雨

排版 | 姜笑南

审核 | 姜笑南

发布｜姜笑南

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