Microbiome：在健康人群中，饮食可迅速且不同地影响肠道微生物群和宿主脂质介质

背景

人体细胞或肠道微生物群产生的生物活性脂质可能在健康和疾病中发挥重要作用。饮食摄入是肠道微生物群、其产生的短链 (SCFAs)和支链脂肪酸 (BCFAs)以及宿主内源性大麻素信号的关键决定因素，这些都与代谢性疾病有关。这项假设驱动的纵向固定序列营养研究在健康受试者中实现，旨在确定导入饮食是否影响宿主对短期饮食干预的应答。受试者接受了为期3天的地中海式饮食 (MedDiet)、反映加拿大平均膳食摄入量 (CanDiet)的13天导入对照饮食，以及再次连续3天的地中海饮食 (MedDiet)。在每个饮食阶段结束时采集粪便和血液样本，以评估肠道微生物群组成的变化以及内源性大麻素介体、SCFAs和BCFAs的血浆水平。

简介        

2023年2月11日，来自加拿大拉瓦尔大学的Isabelle Bourdeau‑Julien及其团队在Microbiome (IF: 16.837)杂志上发表名为The diet rapidly and differentially affects the gut microbiota and host lipid mediators in a healthy population的研究[1]。

主要结果

短期饮食干预决定血脂介质

我们评估了短期MedDiet饮食干预的效果，包括和不包括使用CanDiet的导入饮食稳定期 (图2)。正如预期，与基线和CanDiet相比，多不饱和脂肪酸的血浆浓度在对MedDiet干预的应答中均升高( 图2A)。还观察到包括NAEs、DHEA和EPEA (图2B)以及2-MAGs、2-DHG和2-EPG (图2C)在内的多种eCBome介质在MedDiet (V2和V4)后升高。通过首次MedDiet干预，BCFAs和SCFAs没有发生显著改变 (图2D)。然而，丙酸盐、戊酸盐、异丁酸盐和异戊酸盐在CanDiet后显著升高，然后在第二次药物饮食时降低。在V2和V4时，MedDiet之间的生物活性脂质水平没有显著差异，但对后者的分析表明，饮食稳定提高了代谢产物应答的再现性。总的来说，第二种MedDiet与CanDiet (V4/V3)之间以及CanDiet与第一种MedDiet (V3/V2)之间的代谢产物倍数变化正好相反，表明饮食对这些代谢产物有直接影响。总体而言，导入饮食未影响生物活性脂质对MedDiet的应答，因为这些代谢产物对饮食的短期变化有应答，而BCFAs在第二次MedDiet干预后的应答更强，且变化较小。

图2. 血浆生物活性脂质对饮食干预的应答

微生物群对饮食干预应答的个体间差异

众所周知，每个个体的肠道微生物群都具有独特的特征，它们对饮食干预的应答也各不相同。由于受试者的基线微生物群可能反映其长期饮食或其他基础疾病，因此我们研究了微生物群组成的个体差异，以确定受试者亚群是否对饮食干预有特异性应答。为此，我们使用多因素分析比较了微生物群，将分类等级包括为不同的变量组，然后对产生的方差分解进行分层聚类 (图4)。根据饮食干预措施对样本进行分组 (图4A)。事实上，在5个被确定的主要菌群中，有2个在特定的饮食中被富集。簇M2与基线样本显著相关，并且显示出显著低于其他4个簇的微生物组多样性 (图4C)。簇M5在MedDiet样本中富集。相比之下，簇M1和簇M4包含同一受试者的3 ~ 4次访视，表明饮食对这些人的微生物群的调控有限。与其他菌群相比，这些受试者的微生物群似乎较少受到饮食的影响，而更多地受到个体间特征的影响。应用于生物活性脂类的类似方法表明，聚类主要与饮食相关 (图4D)。这些结果表明，尽管生物活性脂质主要与近期的饮食组成相关，但个体微生物群对短期饮食干预的应答可能不同。

图4. 微生物群分类概况的聚类

2-MAGs和BCFAs与微生物群有显著的相关性

为了进一步研究肠道细菌和生物活性脂质之间的关系，我们生成了微生物群属相对丰度和血浆代谢物浓度之间的相关网络 (图6)。我们从该网络中获得的第一个总体观察结果是，属于相同化学家族的脂质介体在网络中聚集在一起，其中一个大子网络与2-MAGs相关，另一个大子网络与BCFAs相关。

在2-MAGs子网络中，副普雷沃菌属和贫血菌属通过分别与2-AG、2-DHG、2-OG、2-LG和2-EPG呈正相关和负相关而发挥核心作用。这些2-MAGs与肠杆菌属、链状杆菌属、毛滴虫属和严格梭菌1等分类群呈正相关。丹毒丝菌属与2-AG、2-DPG和2-DHG呈负相关。有趣的是，与其他2-MAGs相比，从子网中分离出来的2-PG与肠道微生物群属的关联相反。NAEs在相关网络中不具有高连通性。

图6. 微生物群和生物活性脂质之间的相关网络显示了与BCFAs和2-MAGs相关的不同簇

结论及展望

综上所述，参与肠道微生物群和宿主代谢之间沟通的脂质介质对饮食变化表现出快速应答，对于一些 (但不是所有)微生物类群也是如此。引入饮食影响了肠道微生物群和BCFA对MedDiet的应答，但不影响内源性大麻素组。较高的初始微生物群多样性有利于肠道微生物群的稳定性，以响应饮食的变化。本研究强调了在将肠道微生物群与参与宿主代谢的脂质信号进行关联的研究中，考虑既往饮食的重要性。

原文链接

https://microbiomejournal.biomedcentral.com/articles/10.1186/s40168-023-01469-2

转自：“生物医学科研之家”微信公众号

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