富含燕麦的低麸质饮食调节血浆短链脂肪酸，但对粪便微生物组或炎症标志物无显著影响——一项针对心脏代谢风险人群的随机临床试验

《The Journal of Nutrition》：Oat-rich low-gluten diet modulates plasma short-chain fatty acids without significant changes in fecal microbiome or inflammatory markers – a randomized clinical trial in people with cardiometabolic risk

　　

摘要翻译：背景：日益流行的低麸质饮食（Low-Gluten Diets, LGDs）通常纤维含量较低；然而，通过使用燕麦制品可以改善LGD。目的：研究在心脏代谢风险增加的个体中进行为期6周的富含燕麦或大米LGD期间，粪便微生物组、空腹血浆短链脂肪酸（Short-Chain Fatty Acids, SCFAs）和炎症标志物的变化。方法：参与者（n=69）被分配到两个平行组，分别进行为期6周的燕麦或大米LGD。在试验基线和结束时收集空腹血浆、粪便和膳食信息。通过鸟枪法宏基因组学（Shotgun Metagenomics，Novaseq X Plus）分析粪便微生物群落，并使用MetaPhlAn4进行表征。使用HUMAnN3和MetaCyc数据库评估其功能潜力。通过超高效液相色谱-质谱联用（UHPLC-MS）定量血浆SCFAs，并使用45种细胞因子面板（Olink Target）检测和定量炎症标志物。通过线性混合效应模型评估随时间变化的饮食组间差异。结果：膳食信息显示两组在基线时均存在高燕麦和低大米摄入。总体而言，富含燕麦的LGD增加了循环SCFAs。特别是，丁酸盐（Butyrate）在富含燕麦的LGD期间比在富含大米的LGD期间增加更多（p_时间×组=0.033）。关于粪便微生物组的变化，干预后大米组的香农多样性指数（Shannon Diversity Index）高于燕麦组（p_时间×组=0.025），且微生物组变化更大。这可能是由于与基线习惯饮食相比，大米摄入量从较低水平增加导致膳食变化更显著。未观察到组间或组内炎症标志物的显著差异或变化。结论：对于心脏代谢风险增加的个体，转向富含燕麦的LGD会增加空腹血浆SCFA浓度，但对粪便微生物组和炎症标志物无显著影响。当基线时定期摄入燕麦时，采用低纤维、富含大米的LGD可能使微生物组向潜在不利的方向转变。临床试验注册号及获取网站：NCT05526092，https://clinicaltrials.gov/study/NCT05526092。

论文解读文章：

**研究背景与意义**
近年来，低麸质饮食（Low-Gluten Diet, LGD）因其潜在的健康益处而日益流行，但这类饮食通常伴随膳食纤维摄入不足的问题。膳食纤维是维持肠道微生物多样性的关键因素，其代谢可产生短链脂肪酸（Short-Chain Fatty Acids, SCFAs）等有益代谢物，对局部和全身健康产生积极影响，包括调节免疫和代谢功能。然而，以低纤维摄入和高碳水化合物、脂肪质量为特征的西方饮食模式，易导致肠道微生物群改变、慢性炎症，进而增加心脏代谢疾病风险。心脏代谢疾病已成为全球重大健康负担，因此亟需在生活方式和饮食习惯上制定基于证据的策略。燕麦和大米作为天然无麸质谷物，在此背景下备受关注。燕麦常以全谷物形式食用，富含β-葡聚糖（Beta-Glucans）、多酚等生物活性成分，可能通过调节微生物组、免疫系统和宿主代谢带来健康益处。而大米，尤其是精白米，则缺乏全谷物的营养优势。前期OAT-GUT-BRAIN研究提示，与富含燕麦的LGD相比，富含大米的LGD可能导致纤维、能量、碳水化合物和脂肪摄入减少，排便频率和正常粪便类型比例下降，这些变化可能影响肠道微生物组成和活性。因此，本研究旨在探究在心脏代谢风险增加的个体中，为期六周的燕麦或大米LGD如何影响粪便微生物组、空腹血浆SCFA浓度及炎症状态。研究假设燕麦组因纤维摄入增加，其粪便微生物组将比大米组发生更有利的变化，并反映在循环SCFA和炎症标志物浓度上。本研究首次在斯堪的纳维亚（北欧）饮食背景下揭示了两种LGD的上述影响，论文发表于《The Journal of Nutrition》。

**关键技术方法概述**
本研究为一项为期6周的单盲、随机、优效性临床试验，将69名心脏代谢风险增加的成年参与者（年龄30-68岁，体重指数24-38，伴有高胆固醇或高血压）随机分配至燕麦组（n=34）或大米组（n=35）。两组均遵循LGD，分别以燕麦或大米为主要谷物来源，每日摄入约100克，燕麦组目标每日摄入6克β-葡聚糖。通过4天饮食记录和食物频率问卷（Food Frequency Questionnaire, FFQ）评估膳食摄入和饮食质量。在基线和干预第6周收集空腹血浆和粪便样本。粪便微生物组分析采用鸟枪法宏基因组测序（Novaseq X Plus），使用MetaPhlAn4进行物种分类，HUMAnN3结合MetaCyc数据库进行功能潜力分析。血浆SCFAs（包括丁酸、乙酸、丙酸等）通过超高效液相色谱-质谱联用（UHPLC-MS）定量。炎症标志物使用Olink Target 48细胞因子面板定量45种标志物。主要统计学分析采用线性混合效应模型，并对微生物组和炎症标志物数据进行错误发现率（False Discovery Rate, FDR）校正。

**研究结果**
**1. 参与者特征、膳食摄入与饮食质量**
两组参与者在基线特征上无显著差异。干预期间，燕麦组的纤维摄入量显著增加（+3.19 ± 8.42 克/天），而大米组的总脂肪、饱和脂肪、单不饱和脂肪和纤维摄入量显著减少，碳水化合物供能比增加。饮食质量评估（FFQ总分）在组间无显著变化，但大米组的全谷物产品评分下降，脂肪质量评分改善。燕麦组减少了乳制品消费。

**2. 粪便微生物组的变化**
总体而言，LGD干预（无论是燕麦还是大米）未显著影响粪便微生物群的丰富度（Observed Richness）、拟杆菌门/厚壁菌门（Bacteroidota/Bacillota）比例或β多样性（Beta Diversity）。然而，组间在香农多样性指数（Shannon Diversity Index）上存在差异（q_组×时间=0.025），干预后大米组的香农多样性有高于燕麦组的趋势。在物种水平上，大米组中Candidatus Cibionibacter quicibialis的相对丰度显著降低，Clostridiales bacterium KLE1615的相对丰度有增加趋势（q_时间×组 < 0.25）。大米组内，Ruminococcus bicirculans、C. quicibialis、Bifidobacterium longum和Eubacterium rectale的相对丰度显著下降，而Clostridiaceae bacterium的相对丰度增加。燕麦组内未观察到相关物种丰度的显著变化。在预测的代谢通路方面，大米组有11条通路基因表达发生显著变化（如脂肪酸、氨基酸和淀粉生物合成相关基因减少），而燕麦组仅发现甘露醇循环（Mannitol Cycle）基因下调和三羧酸循环II（Tricarboxylic Acid Cycle II）基因上调。

**3. 短链脂肪酸（SCFAs）**
富含燕麦的LGD显著增加了空腹血浆中丁酸（Butyric Acid， p_组×时间=0.033）、乙酸（Acetic Acid）和丙酸（Propionic Acid）的浓度（组内p < 0.05），效应量为小到中度。大米组仅观察到戊酸（Valeric Acid）和琥珀酸（Succinic Acid）浓度中度增加。丁酸浓度的组间变化差异显著，燕麦组增加而大米组保持稳定。

**4. 炎症标志物**
经过FDR校正后，未发现43种炎症标志物浓度在组间或组内存在显著变化。尽管燕麦组内IL-1B、TWEAK（肿瘤坏死因子配体超家族成员12）和EGF（表皮生长因子前体）浓度有下降趋势，MMP-12（巨噬细胞金属弹性蛋白酶）有上升趋势（原始p < 0.05），但这些变化未通过多重检验校正。

**5. 相关性分析**
微生物相对丰度或SCFA浓度的变化与膳食摄入、炎症标志物、临床指标、排便频率及粪便类型的相关性大多较弱且不显著。值得注意的关联包括：Candidatus melainabacteria相对丰度的增加与血清低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）和总胆固醇的有利降低相关；C. quicibialis和B. longum的相对丰度变化与纤维摄入变化呈微弱正相关；在横断面分析中，较高的排便频率与较低的香农多样性指数相关。

**讨论与结论**
本研究首次在心脏代谢风险增加的北欧人群中，系统比较了富含燕麦与富含大米的LGD对粪便微生物组、空腹血浆SCFAs及炎症标志物的影响。主要发现是，富含燕麦的LGD在不显著改变粪便微生物组或炎症标志物的情况下，提高了循环SCFA浓度，尤其是丁酸、乙酸和丙酸。这一结果与燕麦纤维（如β-葡聚糖、阿拉伯木聚糖）的可发酵特性一致，SCFAs的产生对脂质代谢、肠道屏障功能和免疫平衡具有益处。丁酸作为结肠细胞的主要能量来源，其增加对维持上皮屏障完整性尤为重要。

相比之下，富含大米的LGD（伴随纤维摄入减少）引起了更显著的粪便微生物组变化，包括香农多样性增加、部分有益菌（如B. longum, E. rectale）丰度下降，以及微生物代谢潜力向可能增强蛋白水解活动的方向转变（反映在戊酸和琥珀酸浓度增加）。这些变化可能与大米组从基线较低的米消费量转变为高米消费，导致膳食结构改变更大有关。琥珀酸浓度升高近期与代谢紊乱和肠道炎症相关，而蛋白水解代谢通常对宿主不利。因此，转向低纤维、富含大米的LGD可能对微生物组产生潜在不利影响。

在炎症方面，尽管观察到一些标志物的名义变化趋势，但未检测到统计学显著影响，这可能与干预时间、纤维摄入量变化幅度、个体间变异较大或参与者基线已规律摄入燕麦有关。燕麦消费并未显著改善低度炎症状态，这与部分先前研究结果一致。

本研究的优势在于采用现实生活场景的临床试验设计、先进的宏基因组学和靶向代谢组学分析技术，以及较低的脱落率。局限性包括样本量可能不足以检测炎症标志物的细微变化、参与者基线燕麦消费可能减弱干预效果、体重轻微减轻可能产生混杂影响，以及结果主要适用于遵循北欧饮食的心脏代谢风险人群，不能直接外推至乳糜泻患者或其他饮食文化人群。

未来研究需要更长的干预周期以确认微生物组变化的持久性，并在不常消费燕麦的人群中复制验证，同时扩大样本量以更可靠地评估低度炎症反应，并可考虑纳入高敏C反应蛋白（CRP）和脂多糖（LPS）等指标。

**结论翻译**：
在心脏代谢风险增加的个体中进行的研究表明，转向富含燕麦的低麸质饮食可增加空腹血浆短链脂肪酸（SCFAs），而不会显著改变微生物组或炎症标志物。丁酸、丙酸和乙酸浓度的增加支持了燕麦的有益健康效应。当麸质消费者将饮食改为低纤维低麸质饮食并增加大米消费时，观察到对微生物组的实质性影响。这种影响表现为戊酸和琥珀酸浓度中度增加，但对炎症无任何影响。在富含大米的低麸质饮食期间，微生物物种及其代谢潜力发生更大变化，表明与富含燕麦的低麸质饮食相比，饮食改变的影响更强。通常被认为有益菌株的减少可能提示，采用富含大米的低麸质饮食可能对宿主健康产生潜在不利影响。然而，在从典型的北欧饮食过渡到低麸质饮食时，纳入燕麦作为重要的纤维来源，仍能支持肠道和心脏代谢健康。