本文系Food Science and Human Wellness原創(chuàng)編譯，歡迎分享，轉(zhuǎn)載請授權(quán)。

Abstract

抗性淀粉（RS）因其對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，但補充RS對人類腸道微生態(tài)群變化的影響仍不清楚。這項觀察性薈萃分析旨在通過薈萃分析揭示攝入RS對腸道微生物群α-多樣性和組成的影響。兩名獨立作者系統(tǒng)地在四個電子數(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)評價優(yōu)先報告項目和Meta分析協(xié)議的24項高度相關(guān)的試驗，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），并刺激了健康促進細菌屬的組成，包括雙歧桿菌（相對豐度：WMD：1.75；95% CI：0.39，3.11；細菌種群：WMD：0.36；95% CI：0.04，0.69），糞桿菌（相對豐度：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)量的增加會促進體重的增加。然而，當(dāng)腸道中的雙歧桿菌數(shù)量增加時，卻會觀察到相反的效果。刺激糞桿菌的豐度與增強腸道轉(zhuǎn)運和抑制腸道炎癥有關(guān)。厚壁菌門和乳桿菌含量較低會導(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“一種對消化酶具有抗性、且能夠完整被轉(zhuǎn)運至結(jié)腸以進行選擇性發(fā)酵的成分，這進而導(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，對消化酶具有高度抗性。RS3是由淀粉在冷卻或儲存過程中發(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。在動物研究和人體研究中，RS補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補充對人類健康的潛在潛在機制格外重要。

最近有報道稱，補充RS可以改變腸道菌群，從而促進人體健康。然而，RS對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對人體健康影響中的調(diào)控作用以及當(dāng)前研究進展的一大障礙。先前的研究表明，RS處理會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會分別使腸道中的糞桿菌和普雷沃氏菌的相對豐度增加2%和8%，同時限制梭菌的相對豐度。然而，一項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豐度（P＝0.094695），但顯著增加了梭菌的相對豐度（P＝0.020716）。為了消除個案研究中的不一致之處，并更好地理解RS對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值的方法。薈萃分析是通過統(tǒng)計方法對文獻中的實驗數(shù)據(jù)進行匯總和比較，從而進行系統(tǒng)綜述的一種方法。與單個案例相比，先前研究的協(xié)作顯然會增強統(tǒng)計功效，從而更有力地展示有效反應(yīng)，并報告研究進展。先前的工作已經(jīng)進行了元分析，以探究RS補充劑對血糖控制的影響。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補充對人類腸道微生物群變化影響的各項研究，并確定哪些關(guān)鍵菌群有助于促進人體健康。

Results

偏倚風(fēng)險

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

圖1 偏倚風(fēng)險（A）圖表和（B）摘要

補充RS對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-多樣性分析對于了解個體的健康和福祉至關(guān)重要。Shannon指數(shù)和Chao1指數(shù)是兩個常用的指標(biāo)來衡量腸道菌群的α-多樣性。

Shannon指數(shù)

12項試驗研究了RS攝入對健康參與者、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)用了隨機效應(yīng)模型。

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

Chao1指數(shù)

RS對Chao1指數(shù)的影響在四項研究中進行了研究（圖2B）。通過固定效應(yīng)模型進行的薈萃分析表明，RS對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）。

補充RS對腸道細菌屬變化的影響

腸道微生物組中不同細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)。食物補充通常與腸道菌群的屬級組成變化有關(guān)。因此，進一步對森林圖進行了研究，以揭示RS對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

擬桿菌的施用對相對豐度無顯著影響（六項研究，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（四項研究，圖3B）（ES：-0.03；95% CI：-1.41，1.35；P＝0.968）。在這兩個薈萃分析中，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攝入對腸道細菌屬影響的森林圖

雙歧桿菌

在18項試驗中考察了RS對雙歧桿菌變化的影響。RS的施用導(dǎo)致相對豐度顯著增加（11項研究，圖3C）（WMD：1.75；95%置信區(qū)間：0.39，3.11；P＝0.011）和細菌種群（4項研究，圖3E）（WMD：0.36；95% CI：0.04，0.69；P＝0.028）的雙歧桿菌，但使用隨機效應(yīng)模型對雙歧桿桿菌的褶皺變化沒有顯著影響（4項研究，圖3D）（ES：0.42；95% CI：-1.39，2.23；P＝0.651）。在所有三項薈萃分析中，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

四項試驗調(diào)查了每日攝入RS對藍藻相對豐度的影響（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項試驗評價了補充RS對梭狀芽孢桿菌豐度的影響（圖4A）。隨機效應(yīng)模型進行的薈萃分析結(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攝入對腸道細菌屬影響的森林圖

糞桿菌

匯總來自十二項和三項研究的數(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）。薈萃分析對相對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)變化研究的隨機效應(yīng)模型（I2＝82.8%，P＝0.003）。

乳酸桿菌

4項研究調(diào)查了RS對乳酸桿桿菌相對豐度的影響（圖4D）。通過隨機效應(yīng)模型進行的這項薈萃分析結(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

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

羅氏菌屬

結(jié)合五項關(guān)于RS對羅氏菌屬相對豐度影響的試驗統(tǒng)計數(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，使用了隨機效應(yīng)模型。

瘤胃球菌

分別在10項研究和4項研究中評估了RS對瘤胃球菌相對豐度和褶皺變化的影響（圖4G，H）。通過隨機效應(yīng)模型進行的這兩個薈萃分析表明，對瘤胃球菌的影響不顯著（相對豐度：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補充確實改變了腸道的α-多樣性和細菌屬。特別是，RS補充顯著降低了Shannon指數(shù)，并刺激了人類腸道健康促進微生物群的相對豐度或細菌比例或褶皺變化，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，可能對人體健康有益?？梢赃M一步研究這項開創(chuàng)性的工作，以擴大我們對遙感功能的理解。未來的研究應(yīng)考慮到個體腸道微生物檔案的復(fù)雜性和多變性，這可能導(dǎo)致個體間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 （實習(xí)）

編輯：梁安琪；責(zé)任編輯：孫勇

封面圖片：圖蟲創(chuàng)意