Science重磅成果：高膳食纖維可改善糖尿病，腸道細菌「又立功」了！

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在人類腸道中，許多細菌能夠分解碳水化合物（如膳食纖維），以產生短鏈脂肪酸（Short-chain fatty acids，SCFAs）。SCFAs的功能包括，滋養我們的腸道細胞，減少炎症，以及幫助控制食慾；該物質的缺乏與2型糖尿病和其他疾病有關。儘管先前有許多臨床研究表明，增加膳食纖維攝入量能夠緩解2型糖尿病，但其背後的機制仍不清晰。

圖片來源：Cell（DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2013.12.016）

2014年，發表在Cell雜誌上題為「Microbiota-Generated Metabolites Promote Metabolic Benefits via Gut-Brain Neural Circuits」的一篇論文率先建立了膳食纖維、SCFAs、腸道微生物以及糖尿病之間的關聯。

研究中，利用基因表達分析和放射性示蹤劑，法國科學家Gilles Mithieux帶領的團隊調查了，是否膳食纖維和/或SCFAs（尤其是丁酸和丙酸）會影響大鼠的葡萄糖產生和能量平衡。

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結果顯示，富含SCFAs或纖維的飲食誘導了腸道內葡萄糖的產生。此外，丁酸和丙酸都調控了參與腸道糖異生的基因的表達。最終，腸道內的糖異生對體重和血糖控制帶來了有益的影響，並阻礙了被喂以高脂肪、高蔗糖飲食的小鼠發展成肥胖和糖尿病。

總結來說，這項研究表明，由腸道微生物通過可溶性纖維發酵而產生的SCFAs能夠激活腸道糖異生，從而積極調節血糖和能量內穩態，預防糖尿病和肥胖。

圖片來源：Science（DOI: 10.1126/science.aao5774）

3月9日，最新發表的這篇題為「Gut bacteria selectively promoted by dietary fibers alleviate type 2 diabetes」的論文中，上海交通大學生命科學技術學院趙立平教授、張晨虹博士以及上海交通大學附屬第一人民醫院彭永德教授帶領的團隊，進一步證實了腸道細菌在糖尿病干預中的作用。

研究發現，通過富含多種纖維的飲食調節腸道細菌，可使2型糖尿病患者有更好的血糖控制，減重更多，血脂水平更佳。

具體來說，研究中，科學家們將2型糖尿病患者隨機分為兩組。對照組接受標準的患者教育（patient education）和飲食建議。治療組攝入了大量多種類型的膳食纖維，以及提供能量和主要營養物質的類似飲食。此外，兩組參與者都服用了阿卡波糖來控制血糖。

其中，高纖維飲食包括了全穀物、富含膳食纖維和益生菌（prebiotics，促進產生短鏈脂肪酸的腸道細菌的生長）的傳統中國葯膳（Chinese medicinal foods）。12周後，高纖維飲食的患者三個月的平均血糖水平上有更大的下降。他們的空腹血糖水平也下降得更快，並且減掉了更多的體重。

研究還發現，經下一代測序（NGS）鑒定的141株產生短鏈脂肪酸的腸道菌群中，只有15種（上圖A）能夠通過「攝入更多的纖維」被提高，因此，它們很可能是促進健康的關鍵驅動因素。

在高纖維飲食的支持下，這些有益的腸道細菌能夠提高短鏈脂肪酸——丁酸和乙酸（butyrate and acetate）——的含量。這些酸創造了一種溫和的酸性腸道環境，減少了有害細菌的數量，並導致了胰島素產生的增加，以及血糖控制的改善。

研究者們認為，這項為期6年的研究提供了一項重要證據，即，多吃正確的膳食纖維能夠調節腸道微生物群或腸道細菌生態系統。未來，針對每個病人的菌群特徵，通過合理設計的高膳食纖維飲食特異性地促進有益細菌的生長，或可成為糖尿病個性化營養治療的新途徑。此外，這類療法還有望推廣到其他相關疾病的防治中。

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參考資料：1）Fiber-fermenting bacteria improve health of type 2 diabetes patients

2）Gut microbiota: Microbial metabolites feed into the gut–brain–gut circuit during host metabolism

3）上海交大研究團隊在腸道菌群中發現糖尿病營養干預的新靶標

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