營養與健康所林旭研究組在不同膳食、體重和運動影響能量消耗、臨床和代謝組學標記物改變的幹預研究進展

作者: 2022-01-13 來源:
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  2022年1月10日,國際營養領域著名期刊《營養學雜志》(Journal of Nutrition)在线发表了中國科學院上海营养与健康研究所林旭研究组的文章“Different isocaloric meals and adiposity modify energy expenditure, clinical and metabolomic biomarkers during resting and exercise states in a randomized cross-over acute trial of normal weight and overweight/obese men”。该项短期干预首次系统地研究了在等能量条件下,不同膳食宏量营养素比例、体质指数(BMI)以及运动、静息状态对于能量代谢和临床心血管代谢相关指标和代谢组谱的影响。

  隨著膳食營養和生活方式的快速轉型,肥胖及相關心血管代謝性疾病已成爲我國經濟發展和國民健康的主要威脅。發現有效的膳食幹預策略,對于這類疾病的防控具有重要意義。包括碳水化合物、脂肪和蛋白質在內的宏量營養素的攝入總量和比例、個體的體重,以及靜息/運動能量消耗和底物代謝在調控能量平衡和心血管代謝健康方面均發揮著重要作用。而在幹預研究中代謝組學的運用能更深入和客觀地揭示不同營養素在體內的代謝狀況和代謝途徑。然而,目前關于膳食總能量、宏量營養素組成與代謝健康的關系仍存在爭議,而超重和肥胖也能不同程度地影響基礎能量代謝和底物消耗速率。迄今爲止,系統評估不同膳食宏量營養素比例、體重和運動對能量消耗、糖脂代謝以及代謝組學影響的幹預研究數據尤爲欠缺。

  在本项3×2×2的随机对照、交叉设计的短期膳食干预研究中,林旭研究员团队招募了20名正常体重和20名超重/肥胖18-45周岁的男性志愿者,依次以随机顺序给予3种不同宏量营养素比例的等能量实验膳食(高碳水+低脂、低碳水+高脂、高蛋白+低脂),每种膳食连续食用两天:在第一天(静息日)通过间接测热法(indirect calorimetry)测量收集空腹、餐后0、1、2、3小时多个时间点的静息能量消耗,在第二天(运动日)测量餐前静息时和餐后中等强度单车运动30分钟的能量消耗。在静息日和运动日均采集空腹和餐后2小时血液样本。不同膳食间的洗脱期为10天。通过系统分析了3种膳食干预前后的数据发现:1)尽管3种膳食在餐后总能量消耗、膳食热效应和主观饱腹感方面并未发现显著差异;中等强度运动能显著增加高碳水膳食餐后的碳水化合物氧化速率,并显著降低脂肪氧化速率;2)高碳水膳食餐后2小时的血糖和胰岛素增量均显著高于其余2种膳食;高脂膳食餐后2小时的甘油三酯增量最大;高蛋白膳食餐后2小时的血糖和总胆固醇增量最小。运动能显著减弱高碳水膳食的提升血糖和胰岛素的效应(图1)。3)通过与尹慧勇研究员团队合作开展非靶向代谢组检测,发现了69种能显著区分3种膳食餐后2小时应答的效应代谢组标记物,主要富集于精氨酸合成、半胱氨酸和甲硫氨酸代谢,以及甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢通路,其中效应值最高的氨基酸为同型半胱氨酸、组氨酸、色氨酸等(图2)。4)超重/肥胖志愿者比正常体重个体表现出较低的碳水化合物氧化速率和较高的脂肪氧化速率;较大的餐后胰岛素和甘油三酯增量,以及较多的餐后代谢物变化数量和较高的变化幅度,提示超重肥胖个体在餐后重获代谢稳态的能力弱于正常体重个体。总之,相较于宏量营养素,膳食总能量对餐后能量消耗的影响可能更显著,而不同宏量营养素比例的等能量膳食对餐后心血管代谢指标具有不同的影响,且受到体重和运动的调控。本研究为今后精准的减重干预方案的制定提供了科学依据。

  中國科學院上海营养与健康研究所林旭研究员和孙亮副研究员为文章的共同通讯作者,博士研究生熊全和孙亮副研究员为共同第一作者。该课题得到了中國科學院重点项目、上海市科委、国家自然科学基金委,以及汤臣倍健营养科学研究基金项目的资助。

  原文鏈接:https://academic.oup.com/jn/advance-article-abstract/doi/10.1093/jn/nxac006/6502356?redirectedFrom=fulltext


图1 餐后2小时血液临床指标的变化比较


图2 餐后2小时血液代谢组指标变化的PLS-DA和通路分析

  

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