高膳食纤维低血糖生成指数饮食对2型糖尿病患者肠道菌群和血糖的影响研究

白 钰，吕全胜，马晓丽



·论著·

高膳食纤维低血糖生成指数饮食对2型糖尿病患者肠道菌群和血糖的影响研究

白 钰，吕全胜，马晓丽

830000新疆乌鲁木齐市，新疆医科大学附属中医医院VIP病房(白钰，吕全胜)；新疆医科大学中心实验室(马晓丽)

【摘要】目的研究高膳食纤维低血糖生成指数(GI)饮食对2型糖尿病(T2DM)患者肠道菌群和血糖的影响。方法选取2014年1月—2015年12月新疆医科大学附属中医医院治疗的T2DM患者100例为研究对象，采用随机数字表法将患者分为对照组和干预组，各50例，于同期选取本院健康体检者50例为健康组。对照组患者接受糖尿病饮食、运动治疗，并口服降糖药。干预组在上述治疗的基础上，给予高膳食纤维低GI饮食。干预持续6个月。采用24 h食物回顾法及食物称重法评估两组患者干预前后的能量及营养摄入量。对照组和干预组于干预前后，健康组于体检时留取粪便标本，提取粪便菌群基因组DNA。设计总细菌、球形梭菌类、柔嫩梭菌类、拟杆菌属、双歧杆菌属、乳酸杆菌属、肠球菌属、大肠埃希菌属特异性引物,并在BLAST基因库内对比引物特异性。对照组和干预组患者于干预前后抽取空腹静脉血进行生化检查，记录患者血脂、血糖、胰岛素水平。结果在扣除干预前的影响后，干预组能量、脂肪、碳水化合物摄入量低于对照组，蛋白质摄入量高于对照组，差异均有统计学意义(P<0.05)。在扣除干预前的影响后，干预组柔嫩梭菌类、肠球菌属、大肠埃希菌属低于对照组，拟杆菌属、双歧杆菌属、乳酸杆菌属高于对照组，差异均有统计学意义(P<0.05)。干预后干预组柔嫩梭菌类、肠球菌属、大肠埃希菌属高于健康组，拟杆菌属、双歧杆菌属、乳酸杆菌属低于健康组，差异均有统计学意义(P<0.05)。在扣除干预前的影响后，干预组总胆固醇(TC)、三酰甘油(TG)、空腹血糖(FPG)、糖化血红蛋白(HbA1c)、空腹胰岛素(FINS)水平、胰岛素抵抗指数(HOMA-IR)低于对照组，低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)水平高于对照组，差异均有统计学意义(P<0.05)。结论高膳食纤维低GI饮食可以有效改善T2DM患者肠道菌群失调，并一定程度上改善血脂、血糖等代谢紊乱。

【关键词】糖尿病，2型；膳食纤维；血糖指数；肠道菌群；代谢

白钰，吕全胜，马晓丽.高膳食纤维低血糖生成指数饮食对2型糖尿病患者肠道菌群和血糖的影响研究[J].中国全科医学，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.

糖尿病患者以胰岛素抵抗和持续性低水平炎症为临床病理特征[1]，近年来，肠道菌群的能量调节和平衡炎性反应作用在糖尿病发生和进展的研究中得到重视[2]。而不合理的饮食结构可造成肠道菌群失衡，从而影响糖尿病的发生和进展。本研究通过饮食干预，探讨高膳食纤维低血糖生成指数(GI)饮食对2型糖尿病(T2DM)患者肠道菌群和血糖的影响。

1对象与方法

1.2方法

1.2.1干预措施对照组患者接受糖尿病饮食、运动治疗，并口服降糖药。干预组在上述治疗的基础上，进行高膳食纤维低GI饮食。具体措施如下：专业营养师根据患者劳动强度、年龄和体质量等计算总能量和各营养物质的摄入量，制定个体化营养食谱，食谱采用实物交换法。在总热量供给范围内提供可溶性膳食纤维和低GI粗杂粮营养配方干预食品〔果蔬纤维代餐粉(永安康健药业有限公司),10 g/d；雪荞粗粮面(深圳雪荞食品有限公司)，50 g/d〕，并指导和督促使用。两组患者于每月1日和15日领取食品，并发放研究者自行编写的《食物营养配方食品记录表》，进食后在相应时间表格内勾画，下次领取食物时交还表格。干预持续6个月。

1.2.2观察指标

1.2.2.1干预前后能量及营养物质摄入量评估采用24 h食物回顾法及食物称重法评估两组患者干预前后的能量及营养物质摄入量，准确详细记录每天经口摄入食物量，包括正餐、加餐、水果及饮料等。患者正餐饮食均由本院营养食堂提供，配料及做法固定，进餐时称重以获得实际摄入量。采用中国疾病预防控制中心营养与食品安全所、北京飞华通信技术有限公司研制的营养计算器V 2.1,计算得出每日能量及营养物质蛋白质、脂肪及碳水化合物的摄入量。

1.2.2.2肠道菌群对照组和干预组于干预前后，健康组于体检时留取粪便标本，2 h内保存于密闭的粪便储存盒内，迅速置于-80 ℃低温冰箱中。粪便标本放在冰上解冻,按TIANamp Stool DNA Kit(TIANGEN)产品说明书进行操作,每例受试者称取粪便200 mg，提取粪便菌群基因组DNA，置于-20 °C冰箱保存。

设计并合成总细菌引物序列：上游：5′-AGAGTTTGATCATGGCTGAG-3′,下游：5′-ACCGCGACTGCTGCTGGCAC-3′；球形梭菌类：上游：5′-AAATGACGGTACCTGACTAA-3′，下游：5′-CTTTGAGTTTCATTCTTGCGAA-3′；柔嫩梭菌类：上游：5′-GCACAAGCAGTGGAGT-3′,下游：5′-GTTCCTCCGTTTTGTCAA-3′；拟杆菌属：上游5′-CTGAACCAGCCAAGTAGCG-3′，下游：5′-CCGCAAACTTTCACAACTGACTTA-3′；双歧杆菌属：上游：5′-CTCCTGGAAACGGGTGG-3′，下游：5′-GGTGTTCTTCCCGATATCTACA-3′；乳酸杆菌属：上游5′-CTGATGTGAAAGCCCTCG-3′，下游：5′-GAGCCTCAGCGTCAGTTG-3′；肠球菌属：上游：5′-CCCTTATTGTTAGTTGCCATCATT-3′，下游：5′-ACTCGTTGTACTTCCCATTGT-3′；大肠埃希菌属：上游：5′-GTTAATACCTTTGCTCATTGA-3′，下游：5′-ACCAGGGTATCTAATCCTGTTA-3′。引物合成由苏州泓讯生物科技有限公司完成，扩增产物片段长约200 bp。用上述特异性引物扩增基因，PCR反应体系为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,最后加无菌双蒸水补齐。采用Perkin ElmerTM970型PCR仪进行扩增反应。前20个循环:94 ℃预变性5 min，94 ℃变性30 s，65 ℃退火45 s；之后每个循环退火温度下降0.5 ℃,72 ℃延伸1 min，持续40个循环；后10个循环:94 ℃变性30 s,65 ℃退火45 s,72 ℃延伸1 min；最后1循环：72 ℃延伸10 min。采用DcodeTM Universal Mutation Detection System(Bio-Rad Laboratories, Hercules, Galif.)对PCR产物进行质量分数为8%的聚丙烯酰胺凝胶电泳，其变异梯度范围为30%～60%，上样量为20 μl的PCR扩增产物。在1×TAE电泳缓冲液中，恒温60 ℃、电压85 V的条件下运行16 h。电泳结束后,用硝酸银染色20 min，去离子水漂洗2次,各10 min，用紫外凝胶成像分析系统观察每个样品的电泳条带并拍照，并在BLAST基因库内对比引物特异性。

1.2.2.3生化检查对照组和干预组患者于干预前后抽取空腹静脉血，采用SMT100V便携式全自动生化分析仪检测患者血脂水平，包括总胆固醇(TC)、三酰甘油(TG)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)和高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)。采用7170A全自动生化检测仪检测患者空腹血糖(FPG)及糖化血红蛋白(HbA1c)、空腹胰岛素(FINS)水平，计算稳态模型胰岛素抵抗指数(HOMA-IR)，HOMA-IR=FINS×FPG/22.5[4]。

2结果

2.1对照组与干预组干预后能量及营养物质摄入量比较在扣除干预前的影响后，干预组能量、脂肪、碳水化合物摄入量低于对照组，蛋白质摄入量高于对照组，差异均有统计学意义(P<0.05，见表1)。

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

组别例数能量(kcal)蛋白质(g)脂肪(g)碳水化合物(g)对照组501598±12161±652±2243±24干预组501547±11764±550±3218±22F值5.9754.1754.9865.124P值<0.05<0.05<0.05<0.05

2.2对照组与干预组干预后肠道菌群比较在扣除干预前的影响后，两组总细菌、球形梭菌类比较，差异无统计学意义(P>0.05)；干预组柔嫩梭菌类、肠球菌属、大肠埃希菌属低于对照组，拟杆菌属、双歧杆菌属、乳酸杆菌属高于对照组，差异均有统计学意义(P<0.05，见表2)。

2.3干预后干预组与健康组肠道菌群比较干预后干预组与健康组总细菌、球形梭菌类比较，差异无统计学意义(P>0.05)。干预组柔嫩梭菌类、肠球菌属、大肠埃希菌属高于健康组，干预组拟杆菌属、双歧杆菌属、乳酸杆菌属低于健康组，差异均有统计学意义(P<0.05，见表3)。

2.4对照组与干预组干预后血脂及血糖水平比较在扣除干预前的影响后，干预组TC、TG、FPG、HbA1c、FINS水平、HOMA-IR低于对照组，LDL-C、HDL-C水平高于对照组，差异均有统计学意义(P<0.05，见表4)。

表2　对照组与干预组干预后肠道菌群比较±s，lg拷贝/g)

表3　干预后干预组与健康组肠道菌群比较±s，lg 拷贝/g)

表4　对照组和干预组干预后血脂及血糖水平比较±s)

注：TC=总胆固醇，TG=三酰甘油，LDL-C=低密度脂蛋白胆固醇，HDL-C=高密度脂蛋白胆固醇，FPG=空腹血糖，HbA1c=糖化血红蛋白，FINS=空腹胰岛素，HOMA-IR=稳态模型胰岛素抵抗指数

3讨论

肠道菌群在机体内代谢、能量吸收过程中发挥重要作用，肠道菌群的失调与糖尿病等代谢性疾病的发生发展密切相关[5]。研究发现，糖尿病患者肠道内常存在菌群失调，肠道内有益菌数量减少，条件致病菌增多。肠道菌群的结构主要受饮食影响，不合理的饮食结构造成肠道菌群结构的破坏[6]。本研究旨在探讨高膳食纤维低GI饮食对T2DM患者肠道菌群和血糖的影响。

国内外研究发现，糖尿病患者体内益生菌菌群(乳酸杆菌属、双歧杆菌属)减少，而大肠埃希菌属、肠球菌属等肠道机会致病菌增加[7-8]，说明糖尿病患者体内存在肠道菌群失衡。本研究发现，经高膳食纤维低GI饮食干预后，干预组患者的拟杆菌属、双歧杆菌和乳酸杆菌数量出现增加，但仍低于健康人群，说明该干预措施可一定程度改善T2DM患者的肠道菌群失衡。膳食纤维可为双歧杆菌等提供无氧酵解所需的底物，并可富集肠道中的短链脂肪酸产生菌，为肠道细胞提供营养。同时，双歧杆菌、乳酸杆菌等的无氧酵解可降低肠道的pH值，从而抑制大肠埃希菌、肠球菌等机会致病菌的生长，改善肠道的菌群失衡。

本研究发现，经过高膳食纤维低GI饮食干预后，患者血脂代谢和胰岛素抵抗明显改善。说明高膳食纤维低GI饮食不仅可改善糖尿病患者的肠道菌群结构，还能发挥一定的降糖作用。饮食干预降低血糖的机制目前尚未明确，江美玲等[9]对糖尿病患者的肠道细菌与血糖水平进行相关性分析，发现肠球菌数量与FGP呈正相关，而拟杆菌属数量与FGP呈负相关。进一步研究显示，拟杆菌属可以根据食物环境中的多糖及单糖变化，调节糖代谢过程中的某些酶的表达水平及活性，促进宿主对糖的应用。同时，肠道内的机会致病菌可通过产生内毒素参与代谢性疾病的早期炎性反应，促进糖尿病患者高血糖及胰岛素抵抗的进展[10-11]。

“代谢内毒素血症”理论认为，饮食诱导肠道菌群改变，增加机会致病菌的数量，降低保护肠屏障细菌的数量,影响肠上皮细胞基因表达,导致肠道通透性增加,使得进入血液的内毒素增加,引发慢性炎性反应、胰岛素抵抗等代谢失调[12]。

综上所述，肠道菌群作为与人体共生的重要环境因素，影响宿主机体的代谢调节等诸多重要功能。T2DM患者常伴随肠道菌群失调，肠道菌群的紊乱又可以加重患者高血糖和胰岛素抵抗等，形成恶性循环。高膳食纤维低GI饮食可有效改善T2DM患者的肠道菌群失调，并一定程度上改善高血糖等代谢紊乱。

作者贡献：白钰进行课题设计与实施、资料收集整理、撰写论文、成文并对文章负责；吕全胜进行课题实施、评估、资料收集；马晓丽进行质量控制及审校。

本文无利益冲突。

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(本文编辑：吴立波)

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，FPG，HbA1c，FINS 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

基金项目：国家自然科学基金资助项目(81460493)；新疆维吾尔自治区青年科学基金项目(2015211c030)

通信作者：马晓丽，830000新疆乌鲁木齐市，新疆医科大学中心实验室；E-mail：lily7625@163.com

【中图分类号】R 587.1

【文献标识码】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)

·膳食与营养·