【Cell子刊】华中科技大学刘刚教授携手哈佛学者，揭秘低碳水化合物与限时饮食对肥胖成人体重和肠道微生物的显著影响

2024年10月24日， 华中科技大学同济医学院公共卫生学院刘刚、美国哈佛大学陈曾熙公共卫生学院和医学院、中国科学院上海营养与健康研究所等团队在期刊《Cell Reports Medicine》上发表了题为“Effects of healthy low-carbohydrate diet and time-restricted eating on weight and gut microbiome in adults with overweight or obesity: Feeding RCT”的研究论文。研究结果表明，HLCD和TRE对体重管理有效，并在热量限制之外，产生深刻的肠道微生物组和代谢组改变。

https://www.cell.com/cell-reports-medicine/fulltext/S2666-3791(24)00548-2

肥胖与饮食

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肥胖一直是全球健康挑战，随着中国超重和肥胖患病率的迅速上升，中心性肥胖盛行，心血管风险升高。虽然建议肥胖者适度限制卡路里，饮食模式与卡路里限制相结合的额外心脏代谢益处仍不清楚。

尽管低碳水化合物饮食（LCD）对短期体重减轻和心脏代谢生物标志物的改善显示出良好的效果，以前大多数关于LCD的临床试验都忽视了质量，主要集中在宏量营养素的数量上。限时进食（TRE）与减肥和心脏代谢健康有关。

饮食也是影响肠道微生物组的关键外部因素，饮食诱导的微生物组改变，对人体生理和疾病过程的重要影响引起了广泛关注。间歇性禁食也可能影响多种肠道功能，但在临床试验中关于TRE对人体肠道微生物组影响的证据很少。

LCD和TRE（LEAN-TIME）研究是一项为期12周的随机对照等热量限制喂养试验，团队进行了28周的干预后随访，旨在解决这些知识差距。LEAN-TIME评估了HLCD和TRE单独或联合使用，对超重或肥胖成人体重、心脏代谢生物标志物、肠道微生物组和粪便代谢组的影响。该试验还探讨了在饮食干预结束后，干预期间观察到的变化，是否以及在多大程度上可以持续。

图形摘要

HLCD和TRE都改变了肠道微生物组的组成和功能

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在这项热量限制喂养试验期间，微生物组分类学特征发生了显著变化，并且组间改变模式不同。与等热量限制的非HLCD组相比，HLCD中像瘤胃球菌这样的物种显著减少；与非TRE组相比，TRE干预增加了益生菌种类Parabacteroides distasonis、Bacteroides intestinalis、Parabacteroides goldsteinii和大肠杆菌。然而，这些差异在FDR校正后并不显著。

研究结果表明，饮食干预可以影响人类微生物组在肠道消化中的功能潜力，在HLCD中观察到的对肠道微生物组的影响最为突出。至于肠道微生物组个体功能的组间差异，对于HLCD组，与非HLCD组相比，HLCD干预主要影响涉及碳水化合物降解的途径（例如，GLUCUROCAT-PWY和UDPNAGSYN-PWY）和氨基酸生物合成。对于TRE组，与非TRE组相比，TRE干预主要影响涉及氨基酸生物合成、碳水化合物降解、脂质生物合成和能量代谢的途径。

在12周喂养试验期间，肠道微生物组分类和功能特征的变化

HLCD对减少脂肪量和粪便邻苯二酸的影响，在干预后随访期间持续存在

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共有79名（82.3%）个体完成了干预后访视。在干预后随访期间，临床参数的大多数改变显著着反弹。尽管体重有所恢复，但与基线相比，HLCD在干预后访视时，仍显著降低了体脂量和百分比。HLCD组的体脂量变化为-0.85kg，而非HLCD组为0.64kg，导致差异为-1.50kg。HLCD组体脂百分比的变化为 1.33%，而非HLCD组为0.49%，差异为-1.82%。在TRE组中，TRE组尿素酸从基线到第40周的变化为-12.38μmol/L，而非TRE组为-39.15μmol/L，差异为26.77μmol/L。在干预后随访时，其他临床参数未检测到显著的组间差异。

HLCD对肠道微生物功能和粪便代谢物的某些显著影响，在随访期间也持续存在。例如，与基线水平相比，HLCD组与L-精氨酸生物合成相关的功能谱（ARGSYN-PWY和ARGSYNBSUB-PWY）仍然显著降低，而与脂质IVA生物合成相关的NAGLIPASYN-PWY在干预后访视时增加，这与饮食干预期间的变化方向一致。粪便代谢物方面，与基线相比，HLCD组干预后随访时邻苯二酸显著降低，对羟基苯乙酸升高，HLCD组和非HLCD组之间邻苯二甲酸的降低显著。与基线水平相比，TRE组与脂质IVA生物合成相关的NAGLIPASYN-PWY增加，而与L-异亮氨酸生物合成I相关的PWY-3001在干预后访视时降低。此外，TRE组干预后随访时对羟基苯乙酸水平升高，但TRE组和非TRE组之间对羟基苯乙酸的变化没有显著差异。

临床指标和肠道微生物组，从基线到干预后访视的变化

总结

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1. 在为期12周的等热量限制喂养试验中，低碳水化合物饮食（HLCD）和时间限制饮食（TRE）都能在减少体重方面，提供超出热量限制本身的额外益处。HLCD特别有助于减少体脂量，而TRE则导致更多的软瘦体重损失。

2. HLCD和TRE都能显著改变肠道微生物组和微生物-宿主共代谢物，HLCD通过下调氨基酸生物合成并减少粪便中的支链氨基酸（BCAAs）来发挥作用。TRE增加了参与短链脂肪酸合成的益生菌种类的丰度，并提高了粪便中DCA和IAA的浓度。

3. 尽管一些改善在饮食干预后没有持续，但HLCD对减少体脂量和粪便邻苯二酸以及改变肠道微生物功能的影响，在干预结束后28周仍然持续存在。

4. HLCD显著改变了肠道微生物组成和功能特征，降低了F/B比值，并影响了特定物种和功能的丰度。TRE显著增加了益生菌物种的丰度，并影响了涉及氨基酸生物合成、碳水化合物降解、脂质生物合成和能量代谢的功能谱。

5. 体重反弹和心脏代谢风险反弹观察到的复发表明，可能需要长期坚持HLCD或TRE作为生活方式的改变，以维持有意义的健康改善。

参考资料：

1.Kumanyika, S. ∙ Dietz, W.H.

Solving Population-wide Obesity - Progress and Future Prospects

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2.Pan, X.F. ∙ Wang, L. ∙ Pan, A.

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