今日最新出版的《科学》杂志上刊发了一项来自华人科学家的重量级研究：上海交通大学赵立平教授、彭永德教授、以及张晨虹教授组成的团队证实，膳食纤维有助于促进肠道内的益生菌生长，从而有效控制糖尿病！这一发现对于糖尿病的防治有着重要的指导意义。

 

 

▲为这支科研“全华班”点赞！（图片来源：《科学》）

 

许多人都知道膳食纤维对健康有益，但它并不能被人体直接消化和吸收。因此，膳食纤维究竟能怎样促进人类健康，至今仍然有很多谜团有待解决。在现有的诸多理论中，不少科学家将膳食纤维与肠道菌群联系到了一块。一些研究表明，人类无法消化的膳食纤维，却有可能是肠道菌群的重要食物。而肠道菌群在消化这些膳食纤维后，又可以产生短链脂肪酸，为人体带来益处。

 

有趣的是，短链脂肪酸在糖尿病中也扮演了重要的作用。科学家们发现，这些脂肪酸的缺乏与 2 型糖尿病相关，而摄入能被肠道菌群发酵消化的膳食纤维，则能减轻 2 型糖尿病的症状。种种结果表明，膳食纤维可以通过肠道菌群，改善糖尿病患者的病情。

 

 

▲高膳食纤维饮食有助于改善糖尿病的病情（图片来源：Pixabay）

 

然而，要证实这个理论的正确性，我们还缺失了关键的一环——找到这些肠道细菌。听起来容易做起来难。在人体肠道中，能消化膳食纤维，产生短链脂肪酸的细菌种类少说也有几百种。为了更好地理解背后的机理，我们还需要“钓出”真正参与其中的益生菌。

 

在这项登上《科学》的研究中，研究人员们首先招募了 43 名罹患糖尿病的志愿者，他们都接受了淀粉酶抑制剂阿波卡糖的治疗，以控制病情。在治疗外，其中 16 名患者按中国糖尿病学会的推荐进行日常饮食，作为对照组；另外 27 名患者则接受了高膳食纤维的饮食。在几个月的坚持下，相比对照组，高膳食纤维组的糖化血红蛋白（HbA1c）有着更为明显的下降。这一结果再次证实，膳食纤维有助于缓解糖尿病症状。

 

 

▲相较对照组（U），高膳食纤维组（W）能更好地降低糖化血红蛋白水平（图片来源：《科学》）

 

那么，这一改善是否有着肠道菌群的参与呢？研究团队设计了一个精妙的实验。他们在同一名患者接受高膳食纤维饮食的前后，分别分离出了他的肠道菌群，并移植到了无菌小鼠体内。有趣的是，在采纳高膳食纤维饮食后，患者的肠道菌群能更好地控制小鼠的血糖。这些结果也表明，膳食纤维的确让患者肠道菌群出现了有益的改善。

 

 

▲接受高膳食纤维后（蓝色虚线），肠道菌群能改善血糖水平（图片来源：《科学》）

 

对肠道菌群的进一步分析则发现，高膳食纤维组的菌群基因丰富度要明显高于对照组。在完成治疗后，两组之间的菌群结构出现了显著不同。相应的，两组在短链脂肪酸的合成上也出现了差异。在对照组中，只有乙酸合成通路得到了激活；而在高膳食纤维组里，乙酸和丁酸的合成通路都得到了激活。先前人们发现，乙酸和丁酸可以增加胰高血糖素样肽（GLP-1）和 YY 肽（PYY）的分泌，这有助于促进胰岛素分泌，改善糖尿病的症状。

 

 

▲不到 3 个月的治疗，就让高膳食纤维组（蓝色）与对照组（红色）的肠道菌群结构出现了明显变化（图片来源：《科学》）

 

如果说以上的研究将膳食纤维到肠道菌群，再到糖尿病的改善串在了一起，那么接下来的发现可谓是研究中的点睛之笔！为了找到哪些细菌对此起了关键作用，研究人员们做了大量分析，发现在高膳食纤维的作用下，肠道中有 15 个菌株明显增多。有趣的是，这 15 个菌株都能产生乙酸，其中 5 个还能同时产生丁酸。

 

 

▲15 个在膳食纤维作用下明显增多的菌株（图片来源：《科学》）

 

研究人员们选取了这些菌株中，合成短链脂肪酸最为积极的假链状双歧杆菌（Bifidobacterium pseudocatenulatum）进行验证。当这款菌株被引入高脂饮食的小鼠体内后，显著改善了体重、体脂、空腹血糖、以及胰岛素耐受等指标。这也证实了肠道菌群和糖尿病改善之间的因果关系。

 

此外，研究人员还表明，这些菌株的增长能抑制“有害菌”的扩增，从而减少了有害代谢产物的生成；随着乙酸和丁酸的不断产生，肠道 pH 值也有所降低。这些结果，让我们的肠道环境变得更为健康。

 

赵立平教授为学术经纬的读者们点评说：“这项工作找到了一组通过发酵膳食纤维产生短链脂肪酸，进而改善糖尿病的人体肠道有益菌，可以作为新型靶标进行糖尿病的个性化营养防治。”

 

据赵立平教授透露，这项工作是“十年磨一剑，滴水终石穿”的结晶。在前沿科学领域探索之不易，由此也可见一斑。我们祝贺赵立平教授、彭永德教授、以及张晨虹教授团队的坚守终成正果，也期待未来有更多来自中国的科学突破给我们带来惊喜！

 

参考资料：

 

[1] Gut bacteria selectively promoted by dietary fibers alleviate type 2 diabetes

 

[2] 赵立平等《科学》亮剑：用膳食纤维“钓”出 15 株缓解糖尿病的细菌！——“热心肠先生”微信公众号