膳食纤维复合干预协同重塑肠道菌群:代谢不健康肥胖儿童的微生物-代谢轴调控新策略

《Journal of Endocrinological Investigation》:Synergic effect of diet and polysaccharide-based complex administration in the treatment of children and adolescents with metabolically unhealthy obesity: the Polymets Study

【字体: 时间:2026年03月15日 来源:Journal of Endocrinological Investigation 3.5

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  为解决儿童代谢不健康肥胖(MUO)的临床管理挑战,研究人员评估了多糖基复合物联合饮食干预对肠道菌群组成的影响。研究发现,该联合干预可协同促进代谢健康相关的微生物标志物富集和体脂减少,而后续的纯饮食阶段则触发了丁酸盐产生谱系的扩增和总体致病菌群的减少,为儿童肥胖的微生物靶向治疗提供了新思路。

  
在过去的几十年里,儿童和青少年肥胖已从一个公共卫生问题演变为一场全球性危机。肥胖不仅仅是体重的增加,更与一系列代谢紊乱紧密相连,如高血脂、高血压、胰岛素抵抗等,这种状态被称为代谢不健康肥胖(Metabolically Unhealthy Obesity, MUO)。MUO显著增加了未来罹患心血管疾病和2型糖尿病的风险。尽管以饮食、运动和行为调整为核心的多组分生活方式干预是治疗儿童肥胖的一线方案,但其长期依从性差,效果往往不尽如人意。近年来,科学家们将目光投向了人体内一个复杂而庞大的“生态系统”——肠道菌群。大量研究表明,肥胖个体的肠道菌群组成与健康人群存在显著差异,表现为多样性降低以及某些特定细菌类群的丰度变化。肠道细菌发酵膳食纤维产生的短链脂肪酸(Short-Chain Fatty Acids, SCFAs),尤其是丁酸盐(Butyrate),在调节饱腹感、维持肠道屏障完整性和改善代谢健康方面扮演着关键角色。那么,能否通过靶向调节肠道菌群来辅助治疗儿童MUO呢?为此,一个由意大利米兰Vittore Buzzi儿童医院等机构的研究团队开展了名为“Polymets Study”的临床试验,旨在探究一种多糖基复合物(一种可溶性与不溶性纤维的混合物)联合地中海饮食干预,对MUO儿童肠道菌群、身体成分和心脏代谢指标的影响。这项研究的结果已发表在《Journal of Endocrinological Investigation》上。
为了探究上述问题,研究人员开展了一项为期8个月的临床干预试验。他们招募了31名8-14岁、符合MUO诊断标准的肥胖儿童。研究设计分为两个阶段:前4个月为联合干预期(T0-T1),受试者每日服用多糖基复合物(Neo-Policaptil Gel Retard?)并结合基于地中海饮食原则的生活方式指导;后4个月为饮食干预期(T1-T2),受试者仅继续进行饮食和生活方式干预,停止服用复合物。在研究基线(T0)、4个月(T1)和8个月(T2)时,研究人员系统采集了受试者的粪便样本用于肠道菌群分析,并评估了人体测量学指标、体成分、血液生化参数以及地中海饮食依从性(KIDMED评分)。关键技术方法包括:利用16S rRNA基因测序技术(针对V3-V4高变区)分析肠道菌群组成,并通过Mothur、QIIME2等生物信息学流程进行数据分析;采用空气置换体积描记法(BOD POD?)精确评估体成分(脂肪质量FM、去脂质量FFM);通过前瞻性3天膳食记录和KIDMED问卷调查评估营养摄入和饮食质量;采集静脉血进行全套代谢和肝功能生化指标检测。
研究结果
基线特征: 入组的31名儿童平均年龄10.9±1.6岁,平均体重指数标准差评分(BMI SDS)为3.07±0.5,超过半数符合世界卫生组织(WHO)的严重肥胖标准。所有参与者均存在内脏性肥胖,高甘油三酯血症、高血压和高血糖的基线患病率也较高。
T1(4个月)vs. T0(基线)的变化: 在联合干预阶段,受试者的BMI SDS、上臂围标准差评分(MUAC z-score)和皮褶厚度标准差评分(TSF z-score)均出现显著下降。体成分分析显示,脂肪质量百分比(FM%)显著降低,而去脂质量(FFM)有所增加。主成分分析(PCA)显示,肠道菌群在门水平上的离散度在T1时呈现降低趋势,其中厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidota)和变形菌门(Proteobacteria)是造成差异的主要贡献者。在菌属水平上,与基线相比,T1时Barnesiellaceae科、Erysipelotrichaceae_UCG-003属和Parabacteroides属的丰度显著富集。
T2(8个月)vs. T1(4个月)的变化: 在随后的纯饮食干预阶段,BMI SDS继续显著下降,但FM%未发生进一步显著变化。低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)和丙氨酸氨基转移酶(ALT)水平呈现下降趋势。肠道菌群方面,Oscillospiraceae_unclassified和Clostridia_unclassified的丰度显著增加,而Erysipelotrichaceae_UCG-003和Escherichia_Shigella的丰度显著降低。
总体趋势(T2 vs. T0): 经过8个月干预,受试者的BMI SDS、腰围标准差评分(WC z-score)和腰围身高比(WHtR)均显著降低。LDL-C和ALT水平也显著下降。肠道菌群分析显示,变形菌门(Proteobacteria)以及肠杆菌科(Enterobacteriaceae)、Escherichia-Shigella等潜在致病类群的丰度在整个研究期间显著减少。但肠道菌群的α多样性指数和短链脂肪酸(丁酸盐、琥珀酸盐)的估计浓度在整个研究期间未发生显著变化。
营养摄入: 能量和碳水化合物摄入量在T1时显著减少。膳食纤维摄入量在研究结束时(T2)较基线显著增加。受试者对地中海饮食的依从性(KIDMED评分)在T1时从中等偏低提升至中等水平,并在T2得以维持。
本研究通过一项精心设计的临床干预试验,首次系统地评估了多糖基复合物联合饮食干预对代谢不健康肥胖儿童肠道菌群和代谢健康的多重影响。研究结论表明,多糖基复合物与饮食的联合干预产生了协同效应,共同促进了体脂减少和与代谢健康相关的微生物标志物(如Parabacteroides和Barnesiellaceae)的富集。而后续的纯饮食干预阶段,则进一步触发了以Oscillospiraceae为代表的丁酸盐产生菌谱系的扩增,并促进了总体潜在致病菌群(如Enterobacteriaceae)的减少。尽管肠道菌群整体多样性保持稳定,但上述特定的、功能性的分类学变化,与受试者体重、体脂和部分心脏代谢指标(如LDL-C、ALT)的改善趋势相一致。
讨论部分强调了这些发现的重要意义。首先,该研究揭示了不同干预阶段可能通过不同的微生物途径发挥益处:联合干预阶段可能通过多糖基复合物的直接物理化学作用(如延缓胃排空、增加饱腹感)和菌群调节共同起效,快速改善体脂和富集有益菌;而持续的优质饮食(地中海饮食)则可能为有益菌(如丁酸盐产生菌)提供长期底物,塑造更健康的菌群结构并抑制病原菌。其次,研究中观察到的Parabacteroides和Barnesiellaceae的富集,与既往研究中它们作为正常体重或代谢健康标志物的结论相符,支持了本干预的“健康化”导向。再者,致病性肠杆菌科家族成员的减少,与肥胖状态的改善相关,可能反映了肠道微环境(如氧含量)因丁酸盐产生菌增加而得到改善。然而,研究也指出了一些局限性,如缺乏对照组、样本量有限、干预时间较短,且无法完全剥离饮食改变本身的混杂效应。尽管如此,这项研究为儿童肥胖的管理提供了新的视角,即针对肠道菌群的膳食补充剂(如特定纤维复合物)可作为传统生活方式干预的有效辅助手段,通过调控“微生物-代谢”轴来协同改善肥胖及相关代谢紊乱。未来需要更长期、更大规模的随机对照试验,并结合宏基因组学、代谢组学等工具,来深入阐明其因果机制,最终为实现儿童肥胖的个性化精准营养干预奠定基础。
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