Science重磅！上海交大團隊證實膳食纖維可增加益生菌，治療糖尿病

葯明康德/報道

今日最新出版的《科學》雜誌上刊發了一項來自華人科學家的重量級研究：上海交通大學趙立平教授、彭永德教授、以及張晨虹教授組成的團隊證實，膳食纖維有助於促進腸道內的益生菌生長，從而有效控制糖尿病！這一發現對於糖尿病的防治有著重要的指導意義。

▲為這支科研「全華班」點贊！（圖片來源：《科學》）

許多人都知道膳食纖維對健康有益，但它並不能被人體直接消化和吸收。因此，膳食纖維究竟能怎樣促進人類健康，至今仍然有很多謎團有待解決。在現有的諸多理論中，不少科學家將膳食纖維與腸道菌群聯繫到了一塊。一些研究表明，人類無法消化的膳食纖維，卻有可能是腸道菌群的重要食物。而腸道菌群在消化這些膳食纖維後，又可以產生短鏈脂肪酸，為人體帶來益處。

有趣的是，短鏈脂肪酸在糖尿病中也扮演了重要的作用。科學家們發現，這些脂肪酸的缺乏與2型糖尿病相關，而攝入能被腸道菌群發酵消化的膳食纖維，則能減輕2型糖尿病的癥狀。種種結果表明，膳食纖維可以通過腸道菌群，改善糖尿病患者的病情。

▲高膳食纖維飲食有助於改善糖尿病的病情（圖片來源：Pixabay）

然而，要證實這個理論的正確性，我們還缺失了關鍵的一環——找到這些腸道細菌。聽起來容易做起來難。在人體腸道中，能消化膳食纖維，產生短鏈脂肪酸的細菌種類少說也有幾百種。為了更好地理解背後的機理，我們還需要「釣出」真正參與其中的益生菌。

在這項登上《科學》的研究中，研究人員們首先招募了43名罹患糖尿病的志願者，他們都接受了澱粉酶抑製劑阿波卡糖的治療，以控制病情。在治療外，其中16名患者按中國糖尿病學會的推薦進行日常飲食，作為對照組；另外27名患者則接受了高膳食纖維的飲食。在幾個月的堅持下，相比對照組，高膳食纖維組的糖化血紅蛋白（HbA1c）有著更為明顯的下降。這一結果再次證實，膳食纖維有助於緩解糖尿病癥狀。

▲相較對照組（U），高膳食纖維組（W）能更好地降低糖化血紅蛋白水平（圖片來源：《科學》）

那麼，這一改善是否有著腸道菌群的參與呢？研究團隊設計了一個精妙的實驗。他們在同一名患者接受高膳食纖維飲食的前後，分別分離出了他的腸道菌群，並移植到了無菌小鼠體內。有趣的是，在採納高膳食纖維飲食後，患者的腸道菌群能更好地控制小鼠的血糖。這些結果也表明，膳食纖維的確讓患者腸道菌群出現了有益的改善。

▲接受高膳食纖維後（藍色虛線），腸道菌群能改善血糖水平（圖片來源：《科學》）

對腸道菌群的進一步分析則發現，高膳食纖維組的菌群基因豐富度要明顯高於對照組。在完成治療後，兩組之間的菌群結構出現了顯著不同。相應的，兩組在短鏈脂肪酸的合成上也出現了差異。在對照組中，只有乙酸合成通路得到了激活；而在高膳食纖維組裡，乙酸和丁酸的合成通路都得到了激活。先前人們發現，乙酸和丁酸可以增加胰高血糖素樣肽（GLP-1）和YY肽（PYY）的分泌，這有助於促進胰島素分泌，改善糖尿病的癥狀。

▲不到3個月的治療，就讓高膳食纖維組（藍色）與對照組（紅色）的腸道菌群結構出現了明顯變化（圖片來源：《科學》）

如果說以上的研究將膳食纖維到腸道菌群，再到糖尿病的改善串在了一起，那麼接下來的發現可謂是研究中的點睛之筆！為了找到哪些細菌對此起了關鍵作用，研究人員們做了大量分析，發現在高膳食纖維的作用下，腸道中有15個菌株明顯增多。有趣的是，這15個菌株都能產生乙酸，其中5個還能同時產生丁酸。

▲15個在膳食纖維作用下明顯增多的菌株（圖片來源：《科學》）

研究人員們選取了這些菌株中，合成短鏈脂肪酸最為積極的假鏈狀雙歧桿菌（Bifidobacterium pseudocatenulatum）進行驗證。當這款菌株被引入高脂飲食的小鼠體內後，顯著改善了體重、體脂、空腹血糖、以及胰島素耐受等指標。這也證實了腸道菌群和糖尿病改善之間的因果關係。

此外，研究人員還表明，這些菌株的增長能抑制「有害菌」的擴增，從而減少了有害代謝產物的生成；隨著乙酸和丁酸的不斷產生，腸道pH值也有所降低。這些結果，讓我們的腸道環境變得更為健康。

趙立平教授為學術經緯的讀者們點評說：「這項工作找到了一組通過發酵膳食纖維產生短鏈脂肪酸，進而改善糖尿病的人體腸道有益菌，可以作為新型靶標進行糖尿病的個性化營養防治。」

據趙立平教授透露，這項工作是「十年磨一劍，滴水終石穿」的結晶。在前沿科學領域探索之不易，由此也可見一斑。我們祝賀趙立平教授、彭永德教授、以及張晨虹教授團隊的堅守終成正果，也期待未來有更多來自中國的科學突破給我們帶來驚喜！

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