Tahniah kepada Xie Liwei, perunding penyelidikan dan pembangunan biologi, untuk mendapatkan tawaran baru untuk Sukan Olimpik
Secara global, kelaziman berat badan/obesiti semakin meningkat dengan pesat. Obesiti dan komplikasinya bukan sahaja menjejaskan kualiti hidup pesakit tetapi juga membawa beban ekonomi yang berat kepada masyarakat dan keluarga. Diet karbohidrat rendah (LCD) adalah mod intervensi diet untuk terapi penurunan berat badan. Walau bagaimanapun, dalam kajian yang berbeza, kesan penurunan berat badan campur tangan LCD agak berbeza. Pada masa ini tidak ada bukti yang mencukupi untuk menjelaskan perbezaan ini. Ini adalah fenomena kualitatif, yang juga merupakan aspek yang mencabar dalam bidang pengurusan berat perubatan.
Pada 15 September, pasukan Profesor Hong Chen dan Profesor Sun Jia dari Jabatan Endokrinologi dan Metabolisme di Hospital Zhujiang Southern Medical University, dan Profesor Xie Liwei dari Mikrobiologi Gut dan Pasukan Kesihatan Institut Mikrobiologi Guangdong, menerbitkan klinikal Laporan penyelidikan bertajuk 'Gut Microbiota berfungsi sebagai hasil yang boleh diramal dari intervensi diet rendah karbohidrat (LCD) jangka pendek untuk pesakit yang mempunyai obesiti' dalam spektrum mikrobiologi jurnal. Kajian ini melaporkan untuk pertama kalinya bahawa ciri asas flora usus adalah penentu kesan pengurangan berat badan karbohidrat rendah (LCD) jangka pendek dalam populasi berat badan dan obes. Kajian ini membina model neural buatan (ANN) berdasarkan ciri -ciri asas flora usus untuk meramalkan kesan penurunan berat badan LCD. Penemuan ini memberikan pendekatan baru untuk pengurusan berat badan klinikal dan strategi intervensi.
Secara global, kelaziman berat badan/obesiti semakin meningkat dengan pesat. Sejak tahun 1980, kelaziman obesiti di lebih daripada 70 negara telah meningkat dua kali ganda. Penduduk yang terjejas oleh obesiti atau penyakit metabolik kronik yang berkaitan dengan obesiti telah meningkat kepada lebih daripada 2 bilion [1]. Menurut data dari Pusat Kebangsaan Statistik Kesihatan (NCHS), dari 2017 hingga 2018, kelaziman obesiti di Amerika Syarikat adalah kira -kira 42.4%, dan kelaziman obesiti teruk dengan BMI≥40 kg/m2 mencapai 9.2% [2 ]. Pada masa yang sama, "laporan mengenai pemakanan dan status penyakit kronik penduduk Cina (2020)" [3] menegaskan bahawa kadar kelebihan berat badan dan obesiti di kalangan penduduk Cina masih meningkat dengan cepat, dan kelebihan berat badan penduduk dewasa atau kelebihan berat Kadar obesiti telah melebihi 50%. Kelebihan berat badan/obesiti adalah faktor risiko untuk satu siri penyakit kronik seperti penyakit kardiovaskular, diabetes jenis 2, kanser, dan lain -lain [4], [5], yang serius membahayakan kesihatan orang Cina [6], [7], [8]. Di samping itu, terdapat lebih daripada 29 komplikasi seperti hipertensi, dislipidemia, dan gangguan metabolisme glukosa yang disebabkan oleh obesiti pada remaja, yang serius mempengaruhi perkembangan fizikal dan kesihatan remaja. Bagi pesakit obes, CVD adalah sebab utama kematian dan kadar kecacatan yang berkaitan dengan obesiti yang tinggi. Kadar kecacatan yang berkaitan dengan BMI yang tinggi yang disebabkan oleh CVD adalah 34%, dan kadar kematian berkaitan BMI yang tinggi adalah setinggi 41% [9]
Meningkatkan morbiditi, potensi bahaya kesihatan, dan beban ekonomi yang signifikan telah menjadikan masalah berat badan berlebihan/obesiti sebagai cabaran besar dalam bidang kesihatan awam global. Dalam tahun -tahun kebelakangan ini, pelbagai bentuk campur tangan penurunan berat badan telah secara beransur -ansur digunakan dalam amalan klinikal dan ditulis dalam garis panduan. Campurtangan gaya hidup adalah asas rawatan obesiti, dan campur tangan pemakanan adalah pilihan utama. Di antara banyak model intervensi diet, intervensi diet rendah karbohidrat telah menarik banyak perhatian. Ia mempunyai sejarah yang panjang, tetapi ia mempunyai bentuk yang berbeza. Dalam tahun -tahun kebelakangan ini, LCD telah menarik perhatian yang meluas, tetapi terdapat juga kontroversi tertentu.
Kajian ini termasuk 51 subjek lelaki atau wanita berumur 18-65 tahun yang memenuhi kriteria diagnostik kelebihan berat badan/obesiti (tiada antibiotik atau ubat yang digunakan dalam 3 bulan pertama percubaan klinikal). Subjek telah rawak ke dalam kumpulan dan dibahagikan kepada kumpulan yang berbeza. Kumpulan diet normal (ND) yang terhad (ND) dan kumpulan pemakanan rendah karbohidrat yang terhad (LCD). Masa intervensi diet adalah 12 minggu. Untuk memastikan struktur diet LCD, kumpulan LCD mengguna pakai bar pemakanan yang standard (disediakan oleh Guangzhou Nanda Feite Nutrition and Health Consulting Co., Ltd.) dan bukannya makanan ruji harian untuk makan tengah hari dan makan malam. Bilangan makanan lain tidak terhad, dan makan berlebihan dielakkan. Pada masa pendaftaran (iaitu garis dasar) dan 12 minggu selepas campur tangan, darah vena dan sampel najis dikumpulkan. Sampel darah digunakan untuk mengesan penunjuk biokimia darah seperti metabolisme glukosa dan lipid, fungsi hati dan buah pinggang, dan sampel najis digunakan untuk actleal amplicon amplicon amplicin 16S amplicon amplicon, melalui amplicon 16S rDNA amplicon, sejumlah 2.47 juta tinggi -Pemuka kualiti diperolehi. Diet subjek dipantau melalui diet 24 jam selama 3 hari seminggu. Sepanjang tempoh kajian, kadar purata pengambilan karbohidrat dalam kumpulan diet biasa adalah kira-kira 50%, dan perkadaran dalam kumpulan LCD adalah kira-kira 20% (Rajah 1B-D). Walaupun pengambilan kalori tidak terhad, pengambilan tenaga purata kumpulan rendah karbon adalah kira-kira 50%. Pendaftaran jauh lebih rendah daripada kumpulan diet biasa. Intervensi LCD 12 minggu dengan ketara meningkatkan parameter badan subjek seperti BMI, lilitan pinggang, lilitan pinggang, peratusan lemak badan, dan kawasan lemak visceral.
Sebagai tambahan kepada hasil penurunan berat badan yang berbeza, komponen pemakanan yang berbeza boleh menjejaskan komposisi dan kepelbagaian flora usus, tetapi selain daripada perubahan dalam komposisi keseluruhan dan tahap phyla, kajian terdahulu tidak membuat kesimpulan yang membina untuk membimbing LCD oleh itu, kami telah menganalisis Data penjujukan flora usus, dan mengadopsi algoritma silang dan algoritma hutan rawak, dengan mengambil kira kadar ralat minimum dan sisihan piawai untuk memastikan ketepatan dan kestabilan tertinggi. Seterusnya, kami menganalisis data urutan 16S rDNA subjek dalam kumpulan ND dan LCD sebelum dan selepas ujian untuk mengenal pasti potensi biomarker flora. Analisis selanjutnya mengenai semua genus yang ditayangkan oleh model hutan rawak dalam asas dan minggu 12 data mendapati bahawa kelimpahan relatif Ruminococcaceae oscillospira dan Porphyromonadaceae parabacteroides meningkat dengan ketara selepas campur tangan LCD 12 minggu, dan perbezaannya secara statistik (p <0.05 ). Menurut laporan penyelidikan yang sedia ada, kedua -dua spesies bakteria ini terlibat dalam pengeluaran butirat dalam usus, menunjukkan bahawa mungkin terdapat faktor lain yang mempengaruhi perubahan berat badan semasa proses campur tangan LCD dalam penurunan berat badan.
Selanjutnya menganalisis penurunan berat badan setiap subjek, dan membahagikan setiap kumpulan ke dalam dua subkumpulan mengikut kluster parameter penurunan berat badan: BMI, lilitan pinggang, perubahan WHR, BFR dan VFA: kesan penurunan berat badan yang sederhana. Kumpulan penurunan berat badan (MG) dan kumpulan penurunan berat badan yang ketara (kumpulan penurunan berat badan yang berbeza, DG). Di bawah syarat -syarat campur tangan LCD, pengambilan tenaga dan perkadaran karbohidrat dalam diet kedua -dua subkumpulan hampir sama, tetapi indeks penurunan berat badan subjek dalam subkelompok yang sangat berkesan menurun dengan lebih ketara, menunjukkan bahawa perbezaan individu dalam Kesan penurunan berat badan mungkin terjejas oleh faktor lain. Pengaruh
Keputusan di atas menunjukkan bahawa campur tangan LCD mempunyai kesan penurunan berat badan yang baik, tetapi terdapat perbezaan individu. Oleh itu, kajian ini selanjutnya menganalisis data flora usus kedua -dua subkumpulan, dan selanjutnya meneroka sama ada terdapat faktor -faktor yang berpotensi yang berkaitan dengan flora yang menyebabkan perbezaan berat badan antara kedua -dua subkumpulan dalam diet ini. Dalam analisis subkelompok selanjutnya, kami menggunakan rangkaian kejadian bersama di peringkat genus untuk menganalisis interaksi antara flora usus dalam subkumpulan LCD dan mendapati bahawa selepas 12 minggu campur tangan LCD, walaupun dua subkumpulan LCD_DG dan LCD_MG kerumitan interaksi rangkaian rangkaian telah menurun, tetapi LCD_DG menunjukkan kerumitan interaksi rangkaian yang lebih padat, lebih luas dan lebih kaya daripada LCD_MG dalam garis dasar dan pada minggu ke -12. Keputusan di atas menunjukkan bahawa, sebagai tambahan kepada perbezaan komposisi dan kepelbagaian flora, perbezaan antara struktur flora dan kerumitan interaksi flora mungkin menjadi sebab penting bagi perbezaan individu dalam penurunan berat badan kesan. Dalam subkumpulan rendah karbon, analisis oleh algoritma model hutan rawak mendapati bahawa kelimpahan relatif Bacteroidaceae bakteroida secara statistik berbeza dalam dua subkumpulan diet rendah karbon. Menurut analisis regresi linear, kami mendapati asas kelimpahan relatif Bacteroidaceae berkorelasi positif dengan kesan penurunan berat badan diet rendah karbon jangka pendek. Berdasarkan hasil di atas, model ROC ditubuhkan berdasarkan kelimpahan relatif asas subkumpulan karbon rendah bakteria. Model ROC mencerminkan kerentanan setiap titik data pada lengkung ke rangsangan isyarat yang sama dan secara komprehensif mencerminkan kepekaan dan kekhususan pembolehubah. Dalam kajian ini, nilai AUC model ROC mencapai 73.2%, menunjukkan bahawa kelimpahan relatif bakteroida mempunyai nilai ramalan tertentu untuk kesan penurunan berat badan rendah karbohidrat.
Oleh kerana flora dalam usus manusia bukan individu yang bebas, terdapat hubungan rumit antara bakteria. Oleh itu, penyelidikan ini memperkenalkan Rangkaian Neural Buatan (ANN). Ann adalah model pembelajaran yang lebih kuat yang dilatih dan digunakan untuk mensimulasikan rangkaian saraf biologi untuk analisis data yang kompleks. Ann didasarkan pada rangkaian saraf biologi. Prinsip asas rangkaian, meniru struktur otak manusia dan mekanisme tindak balas rangsangan luaran, membina model berdasarkan pengetahuan topologi rangkaian, mempunyai fungsi memori, klasifikasi dan pengiktirafan yang dioptimumkan, pengiraan yang dioptimumkan dan pemetaan tak linear. Dalam tahun -tahun kebelakangan ini, semakin banyak penyelidikan perubatan memohon Ann untuk memproses data kompleks. Kami menggabungkan nilai perubahan dan nisbah parameter penurunan berat badan kumpulan LCD ke dalam model ANN berdasarkan kelimpahan relatif asas flora usus keseluruhan kumpulan, dan memperoleh pekali penentuan model ramalan yang lebih tinggi (R2), yang juga menunjukkan Ramalan Ann kesannya lebih baik daripada model linear, menunjukkan bahawa kesan ramalan lebih baik.
Secara keseluruhannya, penyelidikan semasa menunjukkan bahawa dalam orang yang berlebihan berat badan/obes, campur tangan LCD jangka pendek tanpa sekatan kalori mempunyai kesan penurunan berat badan yang signifikan tanpa kesan buruk yang signifikan. Terdapat perbezaan individu dalam penurunan berat badan LCD jangka pendek. Kelimpahan relatif bacteroides Bacteroidaceae pada garis dasar sebelum campur tangan LCD berkorelasi positif dengan kesan penurunan berat badan LCD jangka pendek. Akhirnya, kajian ini membina model ramalan ANN yang tinggi berdasarkan kelimpahan relatif flora usus pada garis dasar. Melalui model ramalan ANN, didapati bahawa kelimpahan relatif asas flora usus boleh digunakan sebagai prediktor kesan penurunan berat badan individu sebelum campur tangan LCD. , Ia mempunyai kepentingan penting untuk pengurusan berat badan perubatan klinikal. Hasil penyelidikan yang berkaitan diterbitkan dalam "Spektrum Mikrobiologi".
Berdasarkan hasil penyelidikan ini, dalam pengurusan berat badan klinikal, kelimpahan relatif bacteroides Bacteroidaceae di usus adalah agak rendah, tetapi subjek kelebihan berat badan/obes yang berharap dapat menurunkan berat badan melalui LCD dapat meningkatkan penurunan berat badan LCD dengan menambah Probio yang sepadan tics . Keberkesanan. Pada masa ini, kumpulan penyelidikan kami bekerjasama dengan Institut Mikrobiologi Sains Guangdong dan pasukan Institut Penyelidikan Xie Liwei untuk menjalankan penyelidikan penurunan berat badan klinikal mengenai penggunaan gabungan probiotik dan diet rendah karbon untuk meneroka strategi dan idea-idea perubatan pengurusan berat badan. Marilah kita menantikan hasil penyelidikan yang dikemas kini.
Penulis utama kajian ini ialah Zhang Susu, seorang doktor di Jabatan Endokrinologi dan Metabolisme, Hospital Zhujiang, Universiti Perubatan Selatan; Pengarang bersama, Wu Peili, calon PhD di Jabatan Endokrinologi dan Metabolisme, Hospital Nanfang, Universiti Perubatan Selatan; Tian juga merupakan Ph.D., Jabatan Endokrinologi dan Metabolisme, Hospital Zhujiang, Universiti Perubatan Selatan, Chen Hong Profesor dan Penyelidik Xie Liwei dari Makmal Utama Negeri Mikrobiologi Gunaan di Selatan China bersama -sama menanam pelajar induk bersama; Liu Bingdong adalah latihan bersama pelajar PhD oleh Profesor Pan Jiyang dari Jabatan Psikiatri Hospital Gabungan Pertama Universiti Jinan dan Penyelidik Xie Liwei dari Laboratorium Mikrobiologi Gunaan Negeri di China Selatan. Penulis artikel ini adalah Profesor Sun Jia dari Jabatan Endokrinologi dan Metabolisme, Hospital Zhujiang Universiti Perubatan Selatan, dan penulis yang bersesuaian adalah Profesor Chen Hong dari Jabatan Endokrinologi dan Metabolisme, Hospital Zhujiang Southern Medical University, dan penyelidik Pi Xie Liwei dari Mikroekologi Usus dan Pasukan Kesihatan Institut Mikrobiologi, Akademi Sains Guangdong.