高膳食纖維低血糖生成指數(shù)飲食對2型糖尿病患者腸道菌群和血糖的影響研究

白 鈺，呂全勝，馬曉麗

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·論著·

高膳食纖維低血糖生成指數(shù)飲食對2型糖尿病患者腸道菌群和血糖的影響研究

白 鈺，呂全勝，馬曉麗

830000新疆烏魯木齊市，新疆醫(yī)科大學附屬中醫(yī)醫(yī)院VIP病房(白鈺，呂全勝)；新疆醫(yī)科大學中心實驗室(馬曉麗)

【摘要】目的研究高膳食纖維低血糖生成指數(shù)(GI)飲食對2型糖尿病(T2DM)患者腸道菌群和血糖的影響。方法選取2014年1月—2015年12月新疆醫(yī)科大學附屬中醫(yī)醫(yī)院治療的T2DM患者100例為研究對象，采用隨機數(shù)字表法將患者分為對照組和干預組，各50例，于同期選取本院健康體檢者50例為健康組。對照組患者接受糖尿病飲食、運動治療，并口服降糖藥。干預組在上述治療的基礎上，給予高膳食纖維低GI飲食。干預持續(xù)6個月。采用24 h食物回顧法及食物稱重法評估兩組患者干預前后的能量及營養(yǎng)攝入量。對照組和干預組于干預前后，健康組于體檢時留取糞便標本，提取糞便菌群基因組DNA。設計總細菌、球形梭菌類、柔嫩梭菌類、擬桿菌屬、雙歧桿菌屬、乳酸桿菌屬、腸球菌屬、大腸埃希菌屬特異性引物,并在BLAST基因庫內(nèi)對比引物特異性。對照組和干預組患者于干預前后抽取空腹靜脈血進行生化檢查，記錄患者血脂、血糖、胰島素水平。結(jié)果在扣除干預前的影響后，干預組能量、脂肪、碳水化合物攝入量低于對照組，蛋白質(zhì)攝入量高于對照組，差異均有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。在扣除干預前的影響后，干預組柔嫩梭菌類、腸球菌屬、大腸埃希菌屬低于對照組，擬桿菌屬、雙歧桿菌屬、乳酸桿菌屬高于對照組，差異均有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。干預后干預組柔嫩梭菌類、腸球菌屬、大腸埃希菌屬高于健康組，擬桿菌屬、雙歧桿菌屬、乳酸桿菌屬低于健康組，差異均有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。在扣除干預前的影響后，干預組總膽固醇(TC)、三酰甘油(TG)、空腹血糖(FPG)、糖化血紅蛋白(HbA1c)、空腹胰島素(FINS)水平、胰島素抵抗指數(shù)(HOMA-IR)低于對照組，低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)、高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C)水平高于對照組，差異均有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。結(jié)論高膳食纖維低GI飲食可以有效改善T2DM患者腸道菌群失調(diào)，并一定程度上改善血脂、血糖等代謝紊亂。

【關鍵詞】糖尿病，2型；膳食纖維；血糖指數(shù)；腸道菌群；代謝

白鈺，呂全勝，馬曉麗.高膳食纖維低血糖生成指數(shù)飲食對2型糖尿病患者腸道菌群和血糖的影響研究[J].中國全科醫(yī)學，2016，19(20)：2469-2472.[www.chinagp.net]

BAI Y，LYV Q S,MA X L.Effect of high fiber and low glycemic index diet on gut microflora and blood glucose in patients with type 2 diabetes mellitus[J].Chinese General Practice，2016，19(20)：2469-2472.

糖尿病患者以胰島素抵抗和持續(xù)性低水平炎癥為臨床病理特征[1]，近年來，腸道菌群的能量調(diào)節(jié)和平衡炎性反應作用在糖尿病發(fā)生和進展的研究中得到重視[2]。而不合理的飲食結(jié)構(gòu)可造成腸道菌群失衡，從而影響糖尿病的發(fā)生和進展。本研究通過飲食干預，探討高膳食纖維低血糖生成指數(shù)(GI)飲食對2型糖尿病(T2DM)患者腸道菌群和血糖的影響。

1對象與方法

1.2方法

1.2.1干預措施對照組患者接受糖尿病飲食、運動治療，并口服降糖藥。干預組在上述治療的基礎上，進行高膳食纖維低GI飲食。具體措施如下：專業(yè)營養(yǎng)師根據(jù)患者勞動強度、年齡和體質(zhì)量等計算總能量和各營養(yǎng)物質(zhì)的攝入量，制定個體化營養(yǎng)食譜，食譜采用實物交換法。在總熱量供給范圍內(nèi)提供可溶性膳食纖維和低GI粗雜糧營養(yǎng)配方干預食品〔果蔬纖維代餐粉(永安康健藥業(yè)有限公司),10 g/d；雪蕎粗糧面(深圳雪蕎食品有限公司)，50 g/d〕，并指導和督促使用。兩組患者于每月1日和15日領取食品，并發(fā)放研究者自行編寫的《食物營養(yǎng)配方食品記錄表》，進食后在相應時間表格內(nèi)勾畫，下次領取食物時交還表格。干預持續(xù)6個月。

1.2.2觀察指標

1.2.2.1干預前后能量及營養(yǎng)物質(zhì)攝入量評估采用24 h食物回顧法及食物稱重法評估兩組患者干預前后的能量及營養(yǎng)物質(zhì)攝入量，準確詳細記錄每天經(jīng)口攝入食物量，包括正餐、加餐、水果及飲料等。患者正餐飲食均由本院營養(yǎng)食堂提供，配料及做法固定，進餐時稱重以獲得實際攝入量。采用中國疾病預防控制中心營養(yǎng)與食品安全所、北京飛華通信技術(shù)有限公司研制的營養(yǎng)計算器V 2.1,計算得出每日能量及營養(yǎng)物質(zhì)蛋白質(zhì)、脂肪及碳水化合物的攝入量。

1.2.2.2腸道菌群對照組和干預組于干預前后，健康組于體檢時留取糞便標本，2 h內(nèi)保存于密閉的糞便儲存盒內(nèi)，迅速置于-80 ℃低溫冰箱中。糞便標本放在冰上解凍,按TIANamp Stool DNA Kit(TIANGEN)產(chǎn)品說明書進行操作,每例受試者稱取糞便200 mg，提取糞便菌群基因組DNA，置于-20 °C冰箱保存。

設計并合成總細菌引物序列：上游：5′-AGAGTTTGATCATGGCTGAG-3′,下游：5′-ACCGCGACTGCTGCTGGCAC-3′；球形梭菌類：上游：5′-AAATGACGGTACCTGACTAA-3′，下游：5′-CTTTGAGTTTCATTCTTGCGAA-3′；柔嫩梭菌類：上游：5′-GCACAAGCAGTGGAGT-3′,下游：5′-GTTCCTCCGTTTTGTCAA-3′；擬桿菌屬：上游5′-CTGAACCAGCCAAGTAGCG-3′，下游：5′-CCGCAAACTTTCACAACTGACTTA-3′；雙歧桿菌屬：上游：5′-CTCCTGGAAACGGGTGG-3′，下游：5′-GGTGTTCTTCCCGATATCTACA-3′；乳酸桿菌屬：上游5′-CTGATGTGAAAGCCCTCG-3′，下游：5′-GAGCCTCAGCGTCAGTTG-3′；腸球菌屬：上游：5′-CCCTTATTGTTAGTTGCCATCATT-3′，下游：5′-ACTCGTTGTACTTCCCATTGT-3′；大腸埃希菌屬：上游：5′-GTTAATACCTTTGCTCATTGA-3′，下游：5′-ACCAGGGTATCTAATCCTGTTA-3′。引物合成由蘇州泓訊生物科技有限公司完成，擴增產(chǎn)物片段長約200 bp。用上述特異性引物擴增基因，PCR反應體系為60 μl,包括10×PCR buffer 6 μl、1.5 mmo/L MgCl2溶液4.8 μl、dNTP 4.8 μl、上下游引物各1.2 μl、模板DNA 2.4 μl、TaqDNA聚合酶4.8 μl,最后加無菌雙蒸水補齊。采用Perkin ElmerTM970型PCR儀進行擴增反應。前20個循環(huán):94 ℃預變性5 min，94 ℃變性30 s，65 ℃退火45 s；之后每個循環(huán)退火溫度下降0.5 ℃,72 ℃延伸1 min，持續(xù)40個循環(huán)；后10個循環(huán):94 ℃變性30 s,65 ℃退火45 s,72 ℃延伸1 min；最后1循環(huán)：72 ℃延伸10 min。采用DcodeTM Universal Mutation Detection System(Bio-Rad Laboratories, Hercules, Galif.)對PCR產(chǎn)物進行質(zhì)量分數(shù)為8%的聚丙烯酰胺凝膠電泳，其變異梯度范圍為30%～60%，上樣量為20 μl的PCR擴增產(chǎn)物。在1×TAE電泳緩沖液中，恒溫60 ℃、電壓85 V的條件下運行16 h。電泳結(jié)束后,用硝酸銀染色20 min，去離子水漂洗2次,各10 min，用紫外凝膠成像分析系統(tǒng)觀察每個樣品的電泳條帶并拍照，并在BLAST基因庫內(nèi)對比引物特異性。

1.2.2.3生化檢查對照組和干預組患者于干預前后抽取空腹靜脈血，采用SMT100V便攜式全自動生化分析儀檢測患者血脂水平，包括總膽固醇(TC)、三酰甘油(TG)、低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)和高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C)。采用7170A全自動生化檢測儀檢測患者空腹血糖(FPG)及糖化血紅蛋白(HbA1c)、空腹胰島素(FINS)水平，計算穩(wěn)態(tài)模型胰島素抵抗指數(shù)(HOMA-IR)，HOMA-IR=FINS×FPG/22.5[4]。

2結(jié)果

2.1對照組與干預組干預后能量及營養(yǎng)物質(zhì)攝入量比較在扣除干預前的影響后，干預組能量、脂肪、碳水化合物攝入量低于對照組，蛋白質(zhì)攝入量高于對照組，差異均有統(tǒng)計學意義(P<0.05，見表1)。

Table 1Comparison of the intake of energy and nutrient after intervention between control group and intervention group

組別例數(shù)能量(kcal)蛋白質(zhì)(g)脂肪(g)碳水化合物(g)對照組501598±12161±652±2243±24干預組501547±11764±550±3218±22F值5.9754.1754.9865.124P值<0.05<0.05<0.05<0.05

2.2對照組與干預組干預后腸道菌群比較在扣除干預前的影響后，兩組總細菌、球形梭菌類比較，差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)；干預組柔嫩梭菌類、腸球菌屬、大腸埃希菌屬低于對照組，擬桿菌屬、雙歧桿菌屬、乳酸桿菌屬高于對照組，差異均有統(tǒng)計學意義(P<0.05，見表2)。

2.3干預后干預組與健康組腸道菌群比較干預后干預組與健康組總細菌、球形梭菌類比較，差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。干預組柔嫩梭菌類、腸球菌屬、大腸埃希菌屬高于健康組，干預組擬桿菌屬、雙歧桿菌屬、乳酸桿菌屬低于健康組，差異均有統(tǒng)計學意義(P<0.05，見表3)。

2.4對照組與干預組干預后血脂及血糖水平比較在扣除干預前的影響后，干預組TC、TG、FPG、HbA1c、FINS水平、HOMA-IR低于對照組，LDL-C、HDL-C水平高于對照組，差異均有統(tǒng)計學意義(P<0.05，見表4)。

表2　對照組與干預組干預后腸道菌群比較±s，lg拷貝/g)

表3　干預后干預組與健康組腸道菌群比較±s，lg 拷貝/g)

表4　對照組和干預組干預后血脂及血糖水平比較±s)

注：TC=總膽固醇，TG=三酰甘油，LDL-C=低密度脂蛋白膽固醇，HDL-C=高密度脂蛋白膽固醇，F(xiàn)PG=空腹血糖，HbA1c=糖化血紅蛋白，F(xiàn)INS=空腹胰島素，HOMA-IR=穩(wěn)態(tài)模型胰島素抵抗指數(shù)

3討論

腸道菌群在機體內(nèi)代謝、能量吸收過程中發(fā)揮重要作用，腸道菌群的失調(diào)與糖尿病等代謝性疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關[5]。研究發(fā)現(xiàn)，糖尿病患者腸道內(nèi)常存在菌群失調(diào)，腸道內(nèi)有益菌數(shù)量減少，條件致病菌增多。腸道菌群的結(jié)構(gòu)主要受飲食影響，不合理的飲食結(jié)構(gòu)造成腸道菌群結(jié)構(gòu)的破壞[6]。本研究旨在探討高膳食纖維低GI飲食對T2DM患者腸道菌群和血糖的影響。

國內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn)，糖尿病患者體內(nèi)益生菌菌群(乳酸桿菌屬、雙歧桿菌屬)減少，而大腸埃希菌屬、腸球菌屬等腸道機會致病菌增加[7-8]，說明糖尿病患者體內(nèi)存在腸道菌群失衡。本研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)高膳食纖維低GI飲食干預后，干預組患者的擬桿菌屬、雙歧桿菌和乳酸桿菌數(shù)量出現(xiàn)增加，但仍低于健康人群，說明該干預措施可一定程度改善T2DM患者的腸道菌群失衡。膳食纖維可為雙歧桿菌等提供無氧酵解所需的底物，并可富集腸道中的短鏈脂肪酸產(chǎn)生菌，為腸道細胞提供營養(yǎng)。同時，雙歧桿菌、乳酸桿菌等的無氧酵解可降低腸道的pH值，從而抑制大腸埃希菌、腸球菌等機會致病菌的生長，改善腸道的菌群失衡。

本研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過高膳食纖維低GI飲食干預后，患者血脂代謝和胰島素抵抗明顯改善。說明高膳食纖維低GI飲食不僅可改善糖尿病患者的腸道菌群結(jié)構(gòu)，還能發(fā)揮一定的降糖作用。飲食干預降低血糖的機制目前尚未明確，江美玲等[9]對糖尿病患者的腸道細菌與血糖水平進行相關性分析，發(fā)現(xiàn)腸球菌數(shù)量與FGP呈正相關，而擬桿菌屬數(shù)量與FGP呈負相關。進一步研究顯示，擬桿菌屬可以根據(jù)食物環(huán)境中的多糖及單糖變化，調(diào)節(jié)糖代謝過程中的某些酶的表達水平及活性，促進宿主對糖的應用。同時，腸道內(nèi)的機會致病菌可通過產(chǎn)生內(nèi)毒素參與代謝性疾病的早期炎性反應，促進糖尿病患者高血糖及胰島素抵抗的進展[10-11]。

“代謝內(nèi)毒素血癥”理論認為，飲食誘導腸道菌群改變，增加機會致病菌的數(shù)量，降低保護腸屏障細菌的數(shù)量,影響腸上皮細胞基因表達,導致腸道通透性增加,使得進入血液的內(nèi)毒素增加,引發(fā)慢性炎性反應、胰島素抵抗等代謝失調(diào)[12]。

綜上所述，腸道菌群作為與人體共生的重要環(huán)境因素，影響宿主機體的代謝調(diào)節(jié)等諸多重要功能。T2DM患者常伴隨腸道菌群失調(diào)，腸道菌群的紊亂又可以加重患者高血糖和胰島素抵抗等，形成惡性循環(huán)。高膳食纖維低GI飲食可有效改善T2DM患者的腸道菌群失調(diào)，并一定程度上改善高血糖等代謝紊亂。

作者貢獻：白鈺進行課題設計與實施、資料收集整理、撰寫論文、成文并對文章負責；呂全勝進行課題實施、評估、資料收集；馬曉麗進行質(zhì)量控制及審校。

本文無利益沖突。

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(本文編輯：吳立波)

Effect of High Fiber and Low Glycemic Index Diet on Gut Microflora and Blood Glucose in Patients With Type 2 Diabetes Mellitus

BAIYu，LYVQuan-sheng,MAXiao-li.

VIPWard,theTraditionalChineseMedicalHospitalofXinjiangMedicalUniversity,Urumqi830000,China

【Abstract】ObjectiveTo study the effect of high fibre and low glycemic index diet on the gut microflora and blood glucose in patients with T2DM.MethodsFrom January 2014 to December 2015,100 T2DM patients were enrolled from the Traditional Chinese Medical Hospital of Xinjiang Medical University.Using random number table method,the patients were divided into 2 groups:control group(n=50) and intervention group(n=50).In the same period,50 healthy people were enrolled as healthy group.Patients in control group received dietary and exercise therapy and oral administration of drugs for reducing blood glucose.Based on the above therapy,intervention group also received high fibre and low glycemic index diet.The intervention lasted for 6 months.Energy intake and nutrient intake of the two groups were evaluated by 24 h food retrospective method and food weighing method before and after intervention.Feces samples were taken from control group and intervention group before and after intervention and from healthy group in physical examination,and genome DNA of microflora in feces was extracted.The primers of total bacteria,spherical clostridium group,clostridium leptum group,bacteroides,bifidobacterium,lactobacillus,enterococcus,and escherichia coli were designed and compared in BLAST genbank.The level of blood lipid，glucose and insulinwere investigated before and after intervention between control group and intervention group.ResultsAfter deducting the influence before intervention,intervention group was lower than control group in the intake of energy,fat and carbohydrate,and was higher than control group in the intake of protein (P<0.05).After deducting the influence before intervention,intervention group had less clostridium leptum group,enterococcus and escherichia coli and more bacteroides,bifidobacterium and lactobacillus than control group (P<0.05).After intervention,intervention group had more clostridium leptum group,enterococcus and escherichia coli and less bacteroides,bifidobacterium and lactobacillus than control group (P<0.05).After deducting the influence before intervention,intervention group had lower TC，TG，F(xiàn)PG，HbA1c，F(xiàn)INS levels and HOMA-IR and higher LDL-C and HDL-C levels than control group (P<0.05).ConclusionHigh fibre and low glycemic index diet can effectively improve the alteration of intestinal flora of patients with T2DM,and improve metabolic disturbances like hyperglycemia some extent.

【Key words】Diabetes mellitus,type 2；Dietary fiber；Glycemic index；Gut microflora；Metabolism

基金項目：國家自然科學基金資助項目(81460493)；新疆維吾爾自治區(qū)青年科學基金項目(2015211c030)

通信作者：馬曉麗，830000新疆烏魯木齊市，新疆醫(yī)科大學中心實驗室；E-mail：lily7625@163.com

【中圖分類號】R 587.1

【文獻標識碼】A

DOI：10.3969/j.issn.1007-9572.2016.20.023

(收稿日期：2015-10-12；修回日期：2016-05-06)

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