加州大學舊金山分校（UCSF）的PeterTurnbaugh教授團隊及其同事在“Cell ”發(fā)表題為“Ketogenic Diets Alter the Gut Microbiome Resulting in DecreasedIntestinal Th17 Cells.”

一項在志愿者中開展的小規(guī)模研究結果表明，低碳水化合物、高脂肪的生酮飲食（KDs）對腸道菌群的改變有顯著影響，并且與高脂飲食（HFD）的影響不同。而生酮飲食因其聲稱的具有健康和減肥作用而廣為宣傳。酮體是一種分子副產物，生酮飲食由此而命名。小鼠研究表明，生酮飲食直接改變了某些類型的腸道細菌的水平，從而降低腸道促炎免疫細胞的水平。該結果為酮體通過影響腸道而對自身免疫性疾病進行治療的潛在益處提供了初步證據。

加州大學舊金山分校微生物學和免疫學副教授，加州大學舊金山分校貝尼奧夫微生物組醫(yī)學中心成員，Chan Zuckerberg Biohub研究人員Peter Turnbaugh博士說：“這是一個令人激動的發(fā)現，因為它表明生酮飲食對微生物組的影響不僅與飲食本身有關，還與飲食如何改變人體的代謝，從而對微生物組產生下游影響。對于許多人來說，維持嚴格的低碳水化合物飲食或生酮飲食是極具挑戰(zhàn)性的，但是如果將來的研究發(fā)現，酮體自身引起的微生物變化對健康是有益處的，那么這將使治療方法變得更加可接受?！?/p>

生酮飲食包括急劇減少攝入碳水化合物，以迫使人體改變其新陳代謝，使得體內碳水化合物作為其主要能源轉變?yōu)槭褂弥痉肿赢a能，并產生酮體作為副產物。有人聲稱這種新陳代謝的轉變具有許多健康益處，但是，正如作者指出的那樣，“盡管這種飲食被用于多種疾病，但它們的代謝和免疫后果尚不清楚。”

一種可能性是KD可能會影響腸道菌群。先前的研究表明，高脂飲食會引起腸道微生物組的變化，從而促進小鼠的代謝和其他疾病，然而有人提出了脂肪含量更高的生酮飲食作為一種方法可以預防甚至治療疾病。

 臨床干預實驗

該研究中，UCSF團隊與非營利性營養(yǎng)科學計劃合作，招募了17名成年超重或肥胖的非糖尿病男性，在代謝病房住院兩個月，對他們的飲食和運動水平進行了仔細的監(jiān)測和控制。在研究的前四周，為受試者分別提供由50％碳水化合物，15％蛋白質和35％脂肪組成的標準飲食，或由5％碳水化合物，15％蛋白質和80％脂肪組成的生酮飲食。四周后，兩組開始互換飲食，以使研究人員能夠研究兩種飲食之間的轉換如何改變受試者的微生物組。

對參與者糞便樣本中微生物DNA的16s和宏基因組測序分析表明，在標準飲食和生酮飲食之間轉換會顯著改變常見的腸道微生物門放線菌、擬桿菌和厚壁菌的比例，包括19個不同細菌屬也發(fā)生顯著的變化。研究人員發(fā)現最常見的益生菌-雙歧桿菌，在生酮飲食狀態(tài)下降低的幅度最大。

16s測序結果

宏基因組測序結果

動物實驗

為了更好地了解生酮飲食中的微生物變化如何影響健康，研究人員轉向小鼠，并將小鼠腸道暴露暴露于遵循生酮飲食的人類微生物組的不同組成部分。結果表明，這些改變的微生物種群特異性地減少了Th17免疫細胞的數量，Th17免疫細胞是一種T型細胞，對于抵抗傳染病至關重要，但也已知會促進自身免疫性疾病的炎癥。

在小鼠中進行的后續(xù)實驗中，研究人員逐漸在低脂，高脂和生酮飲食之間轉換動物的飲食，證實了高脂和生酮飲食對腸道微生物組的作用相反。這些發(fā)現表明，隨著動物飲食中脂肪含量增加到在無碳水化合物的情況下促進酮體產生的水平，微生物組的反應也有所不同。

研究人員觀察到，隨著動物飲食從標準飲食向更嚴格的碳水化合物限制轉變，微生物種群的變化與酮體的逐漸增加有關。

研究人員測試了在不改變動物的飲食下，將酮體直接喂給小鼠是否可以驅動他們在腸道微生物的改變，發(fā)現即使在飲食中攝入正常量碳水化合物的小鼠中，添加酮也足以產生在生酮飲食時所見到的特定微生物的變化。

細胞實驗

研究結果表明，飲食引起的宿主代謝產物變化會改變腸道菌群，從而對免疫細胞產生下游影響。生酮飲食對腸道菌群的影響不同于高脂飲食，部分原因是酮體伴隨宿主的產生。文章總結說：“酮體抑制雙歧桿菌的生長會導致生酮飲食相關的腸道Th17細胞水平下降，可能還會導致脂肪組織下降。鑒于肥胖與慢性輕度炎癥之間的聯系，生酮飲食下腸道和脂肪組織中促炎性Th17細胞水平的降低可能是潛在的機制，有助于生酮飲食在改善代謝綜合征的某些方面起更大功效，例如作為血糖控制和減少體內脂肪?！?/p>

他們的研究結果為進一步研究Th17免疫反應在生酮飲食作為治療難治性癲癇，以及可能與自身免疫性疾病相關的其他疾病（包括自身免疫性疾?。┑挠行灾锌赡馨l(fā)揮的作用提供了理論基礎。正如他們文中提出的那樣：“除了在臨床試驗中報道的代謝作用外，自1920年代以來，生酮飲食一直被用作難治性癲癇的飲食療法。最近的研究發(fā)現，抗癲癇藥失敗時，將生酮飲食應用于兒童和成人難治性癲癇病的治療效果顯著?！?/p>

盡管需要做更多的工作來更好地了解生酮飲食對人體健康和疾病的長期影響，但該研究強調了“腸道菌群在介導腸道生酮飲食攝入對Th17細胞反應的改變中的作用。總體而言，這項工作擴展了我們實驗室和其他機構先前的重要發(fā)現，證據表明飲食對腸道菌群的影響不僅可以從動物模型轉化到人類，而且在介導宿主對腸道微生物的免疫反應中似乎起著因果作用。觀察得到的機制方法可以利用飲食干預措施提供更多個性化的預防和治療疾病?！?/p>

注意啦！APExBIO中國 在線直播講座報名又開始了--宏基因組測序技術及應用介紹：

最后：

       對基因組學，轉錄組學，代謝組學等多組學感興趣的老師可加入“APExBIO組學及生信”學術群，以參與數據統(tǒng)計分析、16S/18S擴增子分析、宏基因組測序、轉錄組測序（RNA-seq）等學術討論和問題解答，入群請注明“姓名+單位+研究方向”。進群還可以實時領取系列講座操作指南和示例數據哦。

由于群人數限制，請加下方群主微信進群：

APExBIO組學及生信

關注APExBIO，了解更多生命科學領域前言熱點知識！