生酮飲食改變腸道微生物群和腸道免疫系統(tǒng)
低碳水化合物、高脂肪生酮飲食近年來(lái)吸引了公眾的關(guān)注，因?yàn)檫@種飲食被認(rèn)為可以降低炎癥、促進(jìn)體重減輕和心臟健康，而最近加州大學(xué)舊金山分校（UCSF）對(duì)一小群志愿者的研究發(fā)現(xiàn)生酮飲食對(duì)人腸道微生物群具有顯著的影響。在小鼠身上進(jìn)行的其他實(shí)驗(yàn)表明，所謂的"酮體"--一種"生酮飲食"這個(gè)名字來(lái)源的分子副產(chǎn)品--直接影響腸道微生物群，最終可能抑制炎癥，這表明酮體作為影響腸道自身免疫紊亂的療法可能有好處。
在生酮飲食中，碳水化合物的消耗顯著減少，以迫使身體改變新陳代謝，以脂肪分子而不是碳水化合物作為主要能量來(lái)源--產(chǎn)生酮體作為副產(chǎn)品--這一轉(zhuǎn)變的支持者聲稱有許多健康益處。
"我對(duì)這個(gè)問題感興趣，因?yàn)槲覀冎暗难芯勘砻鳎诶鲜笊砩希咧嬍晨梢哉T導(dǎo)腸道微生物的變化，促進(jìn)新陳代謝和其他疾病，而生酮飲食中的脂肪含量更高，它已經(jīng)被提議作為一種預(yù)防甚至治療疾病的飲食。"UCSF貝尼奧夫微生物醫(yī)學(xué)中心成員、陳扎克伯格Biohub研究員、免疫生物學(xué)和微生物學(xué)副教授Peter Turnbaugh博士說道。"我們決定探索這個(gè)令人困惑的區(qū)別。"
在他們于2020年5月20日發(fā)表在Cell雜志上的新研究中，Turnbaugh及其同事與非營(yíng)利組織營(yíng)養(yǎng)科學(xué)計(jì)劃(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，讓他們?cè)诖x病房里住院兩個(gè)月，在那里，他們的飲食和運(yùn)動(dòng)水平被仔細(xì)監(jiān)控和控制。
該研究的亮點(diǎn)包括：生酮飲食改變腸道微生物群的方式不同于高脂肪飲食；生酮飲食導(dǎo)致的腸道微生物的部分變化是通過宿主體內(nèi)酮體的產(chǎn)生來(lái)驅(qū)動(dòng)的；β-羥基丁酸選擇性地抑制雙歧桿菌生長(zhǎng)；與維生素D相關(guān)的腸道微生物群降低了腸道Th17細(xì)胞的水平。
在研究的前四周，參與者要么被給予一種"標(biāo)準(zhǔn)"飲食，由50%的碳水化合物、15%的蛋白質(zhì)和35%的脂肪組成，要么被給予一種生酮飲食，由5%的碳水化合物、15%的蛋白質(zhì)和80%的脂肪組成。四周后，兩組人改變了飲食，讓研究人員研究?jī)煞N飲食之間的變化如何改變參與者的微生物群。
對(duì)參與者糞便樣本中發(fā)現(xiàn)的微生物DNA的分析表明，在標(biāo)準(zhǔn)和生酮飲食之間的轉(zhuǎn)換極大地改變了參與者腸道中常見腸道微生物門放線菌門、擬桿菌門和厚壁菌門的比例，包括19個(gè)不同的細(xì)菌屬的顯著變化。研究人員重點(diǎn)研究了一種特殊的細(xì)菌--常見的益生菌雙歧桿菌，這種細(xì)菌在生酮飲食中減少最多。
為了更好地了解生酮飲食導(dǎo)致的微生物的變化如何影響健康，研究人員讓人類的小鼠腸道接觸堅(jiān)持生酮飲食的人的不同的腸道細(xì)菌，發(fā)現(xiàn)這些改變的微生物種群特異性地減少了Th17免疫細(xì)胞的數(shù)量，這是一種對(duì)于對(duì)抗感染疾病至關(guān)重要的T細(xì)胞，同時(shí)也會(huì)促進(jìn)自身免疫疾病的炎癥。
在老鼠的后續(xù)飲食實(shí)驗(yàn)中，研究人員逐漸將動(dòng)物的飲食分為低脂、高脂和低碳水化合物生酮飲食，證實(shí)高脂飲食和生酮飲食對(duì)腸道微生物群有相反的影響。這些發(fā)現(xiàn)表明，當(dāng)動(dòng)物飲食中的脂肪水平增加到在不含碳水化合物的情況下促進(jìn)酮體生成的水平時(shí)，微生物組的反應(yīng)會(huì)有所不同。
研究人員觀察到，隨著動(dòng)物的飲食從標(biāo)準(zhǔn)飲食轉(zhuǎn)向更嚴(yán)格的碳水化合物限制，它們體內(nèi)的微生物也開始發(fā)生變化，與酮體的逐漸增多有關(guān)。
"這對(duì)我來(lái)說有點(diǎn)意外，"Turnbaugh說。"作為剛接觸酮類化合物領(lǐng)域的人，我曾以為，一旦碳水化合物攝入量達(dá)到足夠低的水平，產(chǎn)生酮類化合物是一種孤注一擲的效果。但這項(xiàng)研究表明你可能很快就會(huì)受到酮癥的影響。"
研究人員通過將酮體直接喂給小鼠來(lái)測(cè)試酮體是否能單獨(dú)驅(qū)動(dòng)他們?cè)谀c道微生物生態(tài)系統(tǒng)中觀察到的變化。他們發(fā)現(xiàn)，即使是吃正常數(shù)量碳水化合物的老鼠，僅僅是添加酮體就足以產(chǎn)生許多生酮飲食中常見的微生物變化。
"這是一個(gè)非常有趣的發(fā)現(xiàn)，因?yàn)樗砻魃嬍硨?duì)微生物組的影響不僅僅是飲食本身，而是飲食如何改變身體的新陳代謝，進(jìn)而對(duì)微生物組產(chǎn)生下游影響，"Turnbaugh說。"對(duì)許多人來(lái)說，保持嚴(yán)格的低碳水化合物或生酮飲食是極具挑戰(zhàn)性的，但如果未來(lái)的研究發(fā)現(xiàn)，酮體自身引起的微生物變化對(duì)健康有益，這可能會(huì)使一種更美味的治療方法。"
