能量限制联合高强度运动对人类肠道微生物组的影响：一项随机对照试验

本研究通过随机对照试验探讨了3周能量限制（5000 kcal/周）联合高强度运动（2000 kcal/周，70% V?O2Peak）对超重/肥胖人群肠道微生物组的影响。研究发现尽管干预显著改善了体成分（平均减重2.6±1.5 kg）和代谢指标（胰岛素敏感性HOMA2%S提升），但肠道微生物组的α/β多样性和相对丰度均未发生显著变化，提示早期代谢改善可能不依赖微生物组改变。

　　

引言

肥胖已成为全球公共卫生挑战，与2型糖尿病等疾病密切相关。肠道微生物组作为"第二基因组"，被认为可能通过调节胰岛素敏感性和脂肪积累影响代谢健康。既往动物研究和观察性证据提示，运动和减重可能通过改变微生物组改善代谢，但人类随机对照试验证据有限，特别是关于短链脂肪酸(SCFA)和代谢内毒素血症等机制的研究更为匮乏。

方法

研究采用平行组随机对照设计，纳入30名40-65岁超重/肥胖(BMI 25-40 kg/m^-2)的久坐成年人。干预组(n=18)通过饮食减少5000 kcal/周能量摄入，同时完成5次/周、70%峰值摄氧量(V?O_2Peak)的跑步机运动，消耗2000 kcal/周；对照组(n=12)维持原有生活方式。通过DEXA扫描、粪便宏基因组测序(Kraken2/Bracken)、血清/粪便SCFA检测(UPLC-MS/MS)以及脂肪/肌肉组织基因表达分析等多组学方法全面评估干预效果。

结果

代谢指标显著改善：干预组体重(-2.6±1.5 kg)、脂肪量(-1.5±1.3 kg)、空腹胰岛素(-23.5±38.1 pmol/l)和总胆固醇(-0.70±0.42 mmol/l)均显著降低，胰岛素敏感性(HOMA2%S)提高48.7±54.1。但微生物组分析显示：

1. 1.

   α/β多样性无显著变化(Shannon指数P=0.934，PERMANOVA P=0.101)

2. 2.

   菌属和物种相对丰度无显著差异(ALDEx2 q>0.1)

3. 3.

   功能通路未发生显著改变

4. 4.

   血清和粪便中乙酸、丙酸、丁酸等SCFA浓度保持稳定

5. 5.

   脂肪组织中FFAR2/GPR43、FFAR3/GPR41等SCFA受体基因表达无显著变化

讨论

本研究首次在严格控制的RCT框架下证实，短期能量限制联合运动虽能显著改善代谢健康，但肠道微生物组结构功能保持惊人稳定。这一发现挑战了"微生物组介导早期代谢改善"的假说，提示：

1. 1.

   微生物组改变可能需要更长时间干预

2. 2.

   代谢改善可能直接源于能量负平衡

3. 3.

   SCFA信号通路在短期干预中作用有限

   研究创新性地同步检测了微生物组、SCFA和组织基因表达，为理解宿主-微生物互作提供了新视角。

结论

3周高强度运动联合能量限制虽能有效改善体成分和代谢指标，但未观察到肠道微生物组结构功能的显著变化。这些发现表明，人类减重早期的代谢获益可能不依赖于微生物组的改变，为临床干预策略提供了重要循证依据。未来研究需探索更长期干预对微生物组-宿主代谢轴的影响。