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Abstract

抗性淀粉（RS）因其對(duì)健康有益的作用而引起了眾多研究者的關(guān)注。腸道微生物群明顯影響著人類的健康，但補(bǔ)充RS對(duì)人類腸道微生態(tài)群變化的影響仍不清楚。這項(xiàng)觀察性薈萃分析旨在通過薈萃分析揭示攝入RS對(duì)腸道微生物群α-多樣性和組成的影響。兩名獨(dú)立作者系統(tǒng)地在四個(gè)電子數(shù)據(jù)庫中檢索了自文章創(chuàng)刊至2023年2月的文章。納入了符合系統(tǒng)評(píng)價(jià)優(yōu)先報(bào)告項(xiàng)目和Meta分析協(xié)議的24項(xiàng)高度相關(guān)的試驗(yàn)，共有816人被納入。顯著異質(zhì)性分析表明，RS攝入顯著降低了Shannon指數(shù)（加權(quán)平均差（WMD）：-0.11；95%置信區(qū)間（CI）：-0.21，-0.01），并刺激了健康促進(jìn)細(xì)菌屬的組成，包括雙歧桿菌（相對(duì)豐度：WMD：1.75；95% CI：0.39，3.11；細(xì)菌種群：WMD：0.36；95% CI：0.04，0.69），糞桿菌（相對(duì)豐度：WMD：0.70；95% CI：0.20，1.20；折疊變化：效果大?。?.91；95%置信區(qū)間：0.60，1.23），和普雷沃氏菌屬（相對(duì)豐度：WMD：0.35；95%置信區(qū)間：0.01，0.69）。綜上所述，本研究揭示腸道微生物群多樣性和屬的變化與補(bǔ)充RS相關(guān)，這可能有助于人類健康。

Introduction

在人體的消化管道中大約有100萬億微生物細(xì)胞。其中擬桿菌屬占三分之一，隨后是雙歧桿菌屬、真桿菌屬、梭菌屬、普雷沃氏菌屬、真桿菌屬、普氏菌、肽球菌屬、乳桿菌屬等。越來越多的證據(jù)表明，腸道微生物群落的豐度和組成變化與人體健康密切相關(guān)。例如，擬桿菌門數(shù)量的增加會(huì)促進(jìn)體重的增加。然而，當(dāng)腸道中的雙歧桿菌數(shù)量增加時(shí)，卻會(huì)觀察到相反的效果。刺激糞桿菌的豐度與增強(qiáng)腸道轉(zhuǎn)運(yùn)和抑制腸道炎癥有關(guān)。厚壁菌門和乳桿菌含量較低會(huì)導(dǎo)致小鼠抑郁，而通過給予鼠乳桿菌和羅伊氏乳桿菌可以緩解這些癥狀。因此，腸道微生物群的變異在調(diào)節(jié)人體健康方面顯然扮演著關(guān)鍵角色。許多因素，尤其是飲食，有助于維持特定細(xì)菌在腸道內(nèi)的持續(xù)存在。

抗性淀粉（RS）通常被視作“一種對(duì)消化酶具有抗性、且能夠完整被轉(zhuǎn)運(yùn)至結(jié)腸以進(jìn)行選擇性發(fā)酵的成分，這進(jìn)而導(dǎo)致腸道微生物群組成和/或活性的改變，并為宿主帶來健康益處”。根據(jù)其結(jié)構(gòu)和來源，RS被歸類為五種類型。其中有些是天然的食品成分，而另一些則是經(jīng)過制造或改性后添加到特定產(chǎn)品中的。RS1通常存在于未經(jīng)充分碾磨的整粒谷物或種子中，被禁錮在蛋白質(zhì)基質(zhì)和細(xì)胞壁內(nèi)，因此不能被淀粉酶消化。RS2是未糊化的或未煮熟的淀粉顆粒，如生土豆和綠香蕉，對(duì)消化酶具有高度抗性。RS3是由淀粉在冷卻或儲(chǔ)存過程中發(fā)生糊化作用而產(chǎn)生的，即回生現(xiàn)象。RS4是通過化學(xué)改性及生物工程產(chǎn)生的。RS5則表現(xiàn)為自組裝復(fù)合淀粉，如淀粉-脂質(zhì)復(fù)合體、淀粉-多酚復(fù)合體、淀粉-蛋白質(zhì)復(fù)合體等。在動(dòng)物研究和人體研究中，RS補(bǔ)充劑已被廣泛揭示出諸多健康益處。含有RS的食物能夠使葡萄糖緩慢釋放，并調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝。RS還具有體重控制方面的益處，因此是預(yù)防超重和肥胖的一種有效方式。因此，明確RS補(bǔ)充對(duì)人類健康的潛在潛在機(jī)制格外重要。

最近有報(bào)道稱，補(bǔ)充RS可以改變腸道菌群，從而促進(jìn)人體健康。然而，RS對(duì)腸道微生物豐度和菌屬的影響并不一致，這成為了理解腸道微生物群在RS對(duì)人體健康影響中的調(diào)控作用以及當(dāng)前研究進(jìn)展的一大障礙。先前的研究表明，RS處理會(huì)刺激益生菌腸道微生物的豐度，從而有益于胃腸道健康。在日常飲食中攝入RS會(huì)分別使腸道中的糞桿菌和普雷沃氏菌的相對(duì)豐度增加2%和8%，同時(shí)限制梭菌的相對(duì)豐度。然而，一項(xiàng)研究指出耐藥性馬鈴薯淀粉與安慰劑相比，降低了糞鏈球菌的相對(duì)豐度（P＝0.094695），但顯著增加了梭菌的相對(duì)豐度（P＝0.020716）。為了消除個(gè)案研究中的不一致之處，并更好地理解RS對(duì)人類腸道微生物組的影響，薈萃分析為我們提供了一種有價(jià)值的方法。薈萃分析是通過統(tǒng)計(jì)方法對(duì)文獻(xiàn)中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總和比較，從而進(jìn)行系統(tǒng)綜述的一種方法。與單個(gè)案例相比，先前研究的協(xié)作顯然會(huì)增強(qiáng)統(tǒng)計(jì)功效，從而更有力地展示有效反應(yīng)，并報(bào)告研究進(jìn)展。先前的工作已經(jīng)進(jìn)行了元分析，以探究RS補(bǔ)充劑對(duì)血糖控制的影響。腸道功能，炎癥生物標(biāo)志物，以及血清膽固醇水平。最近，Chen等人研究表明，與基線相比，在攝入RS后的終點(diǎn)階段，腸道微生物α-多樣性較低，而瘤胃球菌、瓊脂桿菌屬、糞產(chǎn)堿菌和雙歧桿菌的相對(duì)豐度較高。然而，尚未通過薈萃分析系統(tǒng)性地回顧安慰劑與RS對(duì)人體腸道微生物群的影響差異。本薈萃分析的目的是匯總先前關(guān)于RS補(bǔ)充對(duì)人類腸道微生物群變化影響的各項(xiàng)研究，并確定哪些關(guān)鍵菌群有助于促進(jìn)人體健康。

Results

偏倚風(fēng)險(xiǎn)

對(duì)于納入的24個(gè)RCT，偏倚風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的結(jié)果如圖1所示。其中，有3項(xiàng)研究存在較高的執(zhí)行偏倚風(fēng)險(xiǎn)；1項(xiàng)研究存在較高的選擇偏倚風(fēng)險(xiǎn)；另有兩項(xiàng)研究存在較高的檢測偏倚風(fēng)險(xiǎn)。其余二十項(xiàng)RCT被評(píng)估為存在低風(fēng)險(xiǎn)或不明朗的偏倚風(fēng)險(xiǎn)。

圖1 偏倚風(fēng)險(xiǎn)（A）圖表和（B）摘要

補(bǔ)充RS對(duì)α-多樣性變化的影響

α-多樣性是一種用于測量給定樣品或生態(tài)系統(tǒng)中微生物多樣性的指標(biāo)，如腸道菌群。具體而言，α-多樣性代表了樣品中獨(dú)特物種的數(shù)量，并反映了微生物群落的豐富性。腸道菌群的α-多樣性分析對(duì)于了解個(gè)體的健康和福祉至關(guān)重要。Shannon指數(shù)和Chao1指數(shù)是兩個(gè)常用的指標(biāo)來衡量腸道菌群的α-多樣性。

Shannon指數(shù)

12項(xiàng)試驗(yàn)研究了RS攝入對(duì)健康參與者、超重男性、潰瘍性結(jié)腸炎、代謝綜合征和血液透析患者Shannon指數(shù)的影響（圖2A）。結(jié)果表明，RS顯著降低了Shannon指數(shù)（WMD：-0.11；95% CI：-0.21，-0.01；P＝0.027）。在所列研究的大規(guī)模殺傷性武器中發(fā)現(xiàn)了適度的異質(zhì)性（I2＝64.1%，P＝0.001），并應(yīng)用了隨機(jī)效應(yīng)模型。

圖2 RS攝入對(duì)腸道菌群（A）Shannon指數(shù)和（B）Chao1指數(shù)影響的森林圖

Chao1指數(shù)

RS對(duì)Chao1指數(shù)的影響在四項(xiàng)研究中進(jìn)行了研究（圖2B）。通過固定效應(yīng)模型進(jìn)行的薈萃分析表明，RS對(duì)Chao1指數(shù)沒有顯著影響（WMD：-2.98；95% CI：-7.08，1.12；P＝0.155）和低異質(zhì)性（I2＝41.8%，P＝0.161）。

補(bǔ)充RS對(duì)腸道細(xì)菌屬變化的影響

腸道微生物組中不同細(xì)菌屬在維持整體健康方面具有不同的功能和作用。例如，一些屬，如乳酸桿菌，已知具有益生菌作用，并促進(jìn)消化系統(tǒng)健康。而其他屬，如大腸桿菌，則與炎癥和疾病有關(guān)。食物補(bǔ)充通常與腸道菌群的屬級(jí)組成變化有關(guān)。因此，進(jìn)一步對(duì)森林圖進(jìn)行了研究，以揭示RS對(duì)一些典型微生物組的影響，包括擬桿菌、雙歧桿菌、布勞氏菌、梭狀芽孢桿菌、糞桿菌、乳酸桿菌、前列腺桿菌、羅氏菌屬和回腸球菌，而其他因樣本量不足未分析。

擬桿菌

擬桿菌的施用對(duì)相對(duì)豐度無顯著影響（六項(xiàng)研究，圖3A）（WMD：-0.37；95%置信區(qū)間：-1.45，0.70；P＝0.499），以及類桿菌的折疊變化（四項(xiàng)研究，圖3B）（ES：-0.03；95% CI：-1.41，1.35；P＝0.968）。在這兩個(gè)薈萃分析中，分別沒有觀察到異質(zhì)性（I2＝6.2%，P＝0.377）和高度異質(zhì)性（I2＝98.3%，P＝0.000）。

圖3 RS攝入對(duì)腸道細(xì)菌屬影響的森林圖

雙歧桿菌

在18項(xiàng)試驗(yàn)中考察了RS對(duì)雙歧桿菌變化的影響。RS的施用導(dǎo)致相對(duì)豐度顯著增加（11項(xiàng)研究，圖3C）（WMD：1.75；95%置信區(qū)間：0.39，3.11；P＝0.011）和細(xì)菌種群（4項(xiàng)研究，圖3E）（WMD：0.36；95% CI：0.04，0.69；P＝0.028）的雙歧桿菌，但使用隨機(jī)效應(yīng)模型對(duì)雙歧桿桿菌的褶皺變化沒有顯著影響（4項(xiàng)研究，圖3D）（ES：0.42；95% CI：-1.39，2.23；P＝0.651）。在所有三項(xiàng)薈萃分析中，觀察到納入的研究之間存在高度異質(zhì)性。

經(jīng)黏液真桿菌屬

四項(xiàng)試驗(yàn)調(diào)查了每日攝入RS對(duì)藍(lán)藻相對(duì)豐度的影響（圖3F），與安慰劑相比，沒有觀察到顯著減少（WMD：-0.53；95%置信區(qū)間：-1.50，0.45；P＝0.288）。結(jié)果顯示出較低的異質(zhì)性（I2＝24.6%，P＝0.264）。

梭菌

7項(xiàng)試驗(yàn)評(píng)價(jià)了補(bǔ)充RS對(duì)梭狀芽孢桿菌豐度的影響（圖4A）。隨機(jī)效應(yīng)模型進(jìn)行的薈萃分析結(jié)果顯示無顯著影響（WMD；0.35；95% CI；-0.74，1.43；P＝0.531，具有中等異質(zhì)性（I2＝69.5%，P＝0.003）。

圖4 RS攝入對(duì)腸道細(xì)菌屬影響的森林圖

糞桿菌

匯總來自十二項(xiàng)和三項(xiàng)研究的數(shù)據(jù)（圖4B，C），發(fā)現(xiàn)在健康和超重志愿者，以及腎臟疾病，子宮頸癌，血液透析，腸道炎癥的患者服用RS后的糞桿菌相對(duì)豐度顯著增加（WMD；0.70；95% CI；0.20，1.20；P＝0.006）和折疊變化（ES；0.91；95% CI；0.60，1.23；P＝0.000）。薈萃分析對(duì)相對(duì)豐度研究使用固定效應(yīng)模型，異質(zhì)性較低（I2＝25.9%，P＝0.190）；用于具有高異質(zhì)性的倍數(shù)變化研究的隨機(jī)效應(yīng)模型（I2＝82.8%，P＝0.003）。

乳酸桿菌

4項(xiàng)研究調(diào)查了RS對(duì)乳酸桿桿菌相對(duì)豐度的影響（圖4D）。通過隨機(jī)效應(yīng)模型進(jìn)行的這項(xiàng)薈萃分析結(jié)果顯示沒有顯著影響（WMD：0.35；95% CI：-0.33，1.04；P＝0.314）和高度異質(zhì)性（I2＝61.7%，P＝0.050）。

普雷沃氏菌

在針對(duì)健康志愿者、肥胖男性和腎病患者的四項(xiàng)試驗(yàn)中，考察了RS對(duì)普雷沃氏菌相對(duì)豐度的影響（圖4E）。結(jié)果顯示，通過固定效應(yīng)模型，RS補(bǔ)充顯著增加了普雷沃氏菌的相對(duì)豐度（WMD：0.35；95% CI：0.01，0.69；P＝0.041）。

羅氏菌屬

結(jié)合五項(xiàng)關(guān)于RS對(duì)羅氏菌屬相對(duì)豐度影響的試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)（圖4F），未發(fā)現(xiàn)顯著變化（WMD：1.73；95%置信區(qū)間：-0.91，4.37；P＝0.199）。當(dāng)前數(shù)據(jù)的異質(zhì)性較高（I2＝90.6%；P＝0.000）；因此，使用了隨機(jī)效應(yīng)模型。

瘤胃球菌

分別在10項(xiàng)研究和4項(xiàng)研究中評(píng)估了RS對(duì)瘤胃球菌相對(duì)豐度和褶皺變化的影響（圖4G，H）。通過隨機(jī)效應(yīng)模型進(jìn)行的這兩個(gè)薈萃分析表明，對(duì)瘤胃球菌的影響不顯著（相對(duì)豐度：WMD：-0.87；95% CI：-1.92，0.18；P＝0.104；折數(shù)變化：ES：0.96；95%置信區(qū)間：-0.20，2.13；P＝0.104）并表現(xiàn)出高度異質(zhì)性（相對(duì)豐度：I2＝9.70%；P＝0.000；折疊變化：I2＝94.2%；P＝0.001）。

Conclusion

目前的薈萃分析研究表明，RS補(bǔ)充確實(shí)改變了腸道的α-多樣性和細(xì)菌屬。特別是，RS補(bǔ)充顯著降低了Shannon指數(shù)，并刺激了人類腸道健康促進(jìn)微生物群的相對(duì)豐度或細(xì)菌比例或褶皺變化，如雙歧桿菌、糞桿菌和普羅維旋菌。因此，堅(jiān)持“富含RS”的飲食模式有利于調(diào)節(jié)腸道菌群的組成，可能對(duì)人體健康有益?？梢赃M(jìn)一步研究這項(xiàng)開創(chuàng)性的工作，以擴(kuò)大我們對(duì)遙感功能的理解。未來的研究應(yīng)考慮到個(gè)體腸道微生物檔案的復(fù)雜性和多變性，這可能導(dǎo)致個(gè)體間RS攝入的生理效應(yīng)存在差異。

Effect of resistant starch supplementation on the diversity and composition of human gut microbiota: a systematic review and meta-analysis

Jiaxin Xua,b,c, Haocun Konga,b,c, Caiming Lia,b, Xiaofeng Bana,b, Zhaofeng Lia,b,c,*

a State Key Laboratory of Food Science and Resources, Jiangnan University, Wuxi 214122, China

b School of Food Science and Technology, Jiangnan University, Wuxi 214122, China

c Institute of Future Food Technology, Jiangsu Industrial Technology Research Institute, Yixing 214200, China

*Corresponding author.

Abstract

Resistant starch (RS) has attracted much researchers’ attention because of its health-beneficial effects. Gut microbiota obviously shapes human health, but the effects of RS supplementation on the changes of human gut microbiota remain unclear. This observational meta-analysis aimed to reveal the effects of RS intake on α-diversity and composition of gut microbiota through meta-analysis. Two independent authors systematically searched articles from inception until February 2023 on four electronic databases. Twenty-four highly relevant trials were included conforming to Preferred Reporting Items for Systematic reviews and Meta-Analysis protocol, and a total of 816 individuals were included. Significant heterogeneity analyses revealed that RS intake notably decreased Shannon index (weighted mean difference (WMD): –0.11; 95% confidence interval (CI): –0.21, –0.01), and stimulated the composition of health promoting bacteria genera, including Bifidobacterium (relative abundance: WMD: 1.75; 95% CI: 0.39, 3.11; bacterial populations: WMD: 0.36; 95% CI: 0.04, 0.69), Faecalibacterium (relative abundance: WMD: 0.70; 95% CI: 0.20, 1.20; fold change: effect size: 0.91; 95% CI: 0.60, 1.23), and Prevotella (relative abundance: WMD: 0.35; 95% CI: 0.01, 0.69). Taken together, the present study revealed that changes in the gut microbiota diversity and genera were correlated with RS supplementation, which may contribute to benefits in human health.

Reference:

XU J X, KONG H C, et al. Effect of resistant starch supplementation on the diversity and composition of human gut microbiota: a systematic review and meta-analysis[J]. Food Science and Human Wellness, 2025, 14(3): 9250055. DOI:10.26599/FSHW.2024.9250055.

翻譯： 羅敬 （實(shí)習(xí)）

編輯：梁安琪；責(zé)任編輯：孫勇

封面圖片：圖蟲創(chuàng)意