肥胖是一种以皮下脂肪大量积累为特征的常见的生理现象,20世纪初起,逐渐发现与心脏病、中风和糖尿病等慢性疾病的发生发展密切相关。我国拥有世界上最庞大的肥胖人群,其中超过80%的肥胖人口有中心性肥胖的特征,常表现为凸起的“大肚子”,更易诱发糖尿病、心血管疾病等慢性病[1-3]。目前,与肥胖发生相关的机制主要有能量代谢失衡、慢性低度炎症、肠道菌群失衡等[4-6]。动物实验表明,无论给予低脂或是高脂饮食,适度节食均可以优化肠道菌群结构,减少内毒素入血。长期能量限制是一种有效的减重方式,但难以坚持,间歇性禁食的可行性相对更高,同样可以达到减重的效果,然而,禁食引起的强烈的饥饿感以及低血糖等不适现象限制了禁食模式的应用。为了缓解禁食期间强烈的饥饿感,禁食期间摄入低热量食物以模拟禁食的生理状态,逐渐发展了多种模拟禁食的方式。美国南加州大学的Valter Longo教授团队研究了5天模拟禁食(FMD),25天正常饮食模式(25:5)对于体重、血压、血糖、心血管疾病等风险因素的影响,连续3个月的25:5 FMD模式具有明显减轻体重和体脂肪的作用,并有助于预防或缓解糖尿病及心血管疾病。然而,饥饿感来源仍没有完全明确。目前,调控饥饿感觉的机制主要有胃排空、血糖水平、胃饥饿素等激素的释放[7]以及下丘脑的能量平衡、奖赏机制等。人体是一个超级生物体,由人体及共生于人体表面及内部的数以万计共生微生物群组成,其中超过80%的菌群集中于人体肠道内,其可以通过发酵产生短链脂肪酸来调节人体能量代谢,因此,人体能量平衡是人体与人体共生微生物共同构建的。法国诺曼底大学研究人员Sergue?O.Fetissov研究发现,小鼠肠道内大肠杆菌产生的Clp B蛋白可以模拟宿主体内alpha-MSH激素,通过下丘脑的POMC通路起到调控食欲的作用,Clp B蛋白还可以通过促进PYY的释放,作用于下丘脑的下丘脑弓形核(ARC)和POMC神经元,促使NPY、Ag RP、儿茶酚胺、GLP1、alpha-MSH等相关蛋白与激素的分泌,调节人体食欲与能量平衡。另外,对于菌群生长动力学研究发现,人体摄入营养后,细菌数量增长时间、血清肠饱腹激素浓度变化、饱腹感觉三者在时间上一致性,提示饥饿感觉来源可能跟胃肠道菌群生长及分泌物质有关。人体代谢需要能源物质,同理,共生于人体胃肠道的菌群作为生命体也需要能源物质,其所需的能源物质直接来源于人体摄入。人体在禁食状态下,即使是营养与能量过剩的肥胖人体也会有强烈的饥饿感,说明能量平衡无法解释周期性存在的饥饿感觉。人体在禁食状态下,微生物缺乏能源物质,基于此,我们实验室提出饥饿感来源假说,人体饥饿感来源于人体胃肠道共生菌群在能源物质缺乏时对人体胃肠粘膜的一种刺激信号。植物多糖和膳食纤维因人体胃肠道内缺乏分解利用的酶类而不能直接被胃肠道吸收,但可以作为能源物质被肠道微生物分解利用。由此,我们以植物多糖和膳食纤维代替日常一日三餐饮食,模拟完全禁食的生理状态,我们称之为柔性辟谷(flexible abrosia,FA)。本文主要从饥饿感等主观反馈、生理指标测评以及对肠道菌群结构变化等方面研究分析连续柔性辟谷一周的减重效果与安全可行性,并针对青年人群进行柔性辟谷一周的减重评价,另外,尝试辅助医院建立减重门诊和直接面向社区居民两种途径,促进柔性辟谷技术在减重方面的应用。主要研究内容如下:研究方法:柔性辟谷技术,是以由多种植物多糖和膳食纤维组成的柔性辟谷饮料代替日常的五谷肉蛋奶类食物,不限制饮水量的极低能量摄入饮食。本研究要求志愿者一日三餐均以一袋柔性辟谷饮料(10g/袋)代餐,连续进行一周柔性辟谷。研究过程分两个阶段,一是连续柔性辟谷一周,二是恢复正常饮食一周,整个干预过程为期两周。通过柔性辟谷前(0W)、柔性辟谷一周后(1W)、恢复正常饮食一周后(2W)三个时间点85项指标的检测分析以及肠道菌群16S r DNA测序分析,评价柔性辟谷一周的减重效果及安全性。通过金数据电子表单收集柔性辟谷期间的饥饿感、疲劳感评价等主观信息,评价柔性辟谷一周的可行性。分析青年人群的柔性辟谷一周的减重效果以及生理指标变化,为柔性辟谷技术应用于部队体重管理提供数据支持。尝试辅助医院建立减重门诊和直接面向社区居民两种途径,通过知识讲座、柔性辟谷体验等方式促进超重、肥胖人群减重。研究结果:1.柔性辟谷一周迅速降低体重(p<0.001)、体脂肪(p<0.001)、体水分(p<0.001)、腰围(p<0.001),对瘦体重(p=0.068)、肌肉量(p=0.18)无明显影响,基础代谢率平均下降51kcal/d。2.柔性辟谷一周具有降低血压(p<0.001)、血糖(p<0.05)、尿酸(p<0.01)、白细胞(p<0.001)、淋巴细胞(p<0.001)、中性粒细胞(p<0.001)、IL-6(p=0.026)、hs-CRP(p<0.001)、总胆固醇(p<0.01)的作用;对脉压差(p=0.236)、空腹胰岛素(p=0.103)和胰岛素抵抗指数(p=0.056)、甘油三酯(p=0.797)无显著影响;对血压高人群无降血压作用(p>0.05),对高血糖人群具有降血糖作用(p<0.05),对高血脂人群,甘油三酯(p=0.202)无变化,总胆固醇(p<0.01)显著下降。3.柔性辟谷一周后,电解质钠(p<0.001)显著下降,氯(p=0.468)、钾(p=0.256)无明显变化,微量元素钙(p=0.934)、镁(p=0.346)、铜(p=0.412)、男性群体铁(p=0.331)无明显变化,锌(p=0.013)、铅(p<0.001)、女性群体铁(p=0.004)升高。所有结果均基本在生理范围,无显著低水平现象。4.柔性辟谷一周具有降低肝功能指标作用,谷草转氨酶、谷丙转氨酶、碱性磷酸酶、胆红素、总蛋白、白蛋白、球蛋白、谷氨酰转肽酶(p<0.05)均下降,所有指标均基本在生理范围;柔性辟谷一周引起血尿素氮(p<0.001)显著下降、对血肌酐(p=0.551)水平无明显影响、引起尿酮体、血尿酸(p<0.001)显著地一过性升高,所有指标均基本在生理范围;柔性辟谷一周心肌酶alpha-羟丁酸脱氢酶(p=0.674)、肌酸激酶(p=0.244)、肌酸激酶同功酶MB(p=0.216)、乳酸脱氢酶(p=0.589)无显著变化,所有指标均基本在生理范围。5.柔性辟谷一周期间,平均79.6%的志愿者反馈饥饿感较轻或无,胃肠主要表现为肠鸣、排气增多现象,约92%的志愿者反馈入睡容易且睡眠质量良好,94%的志愿者工作精力良好,85%的志愿者反馈疲劳感较轻。6.测序共得到32,910,952 16S r RNA reads,97%聚类得到(377±139)OTU。柔性辟谷具有提高observed species指数(p=0.04)、chao指数(p=0.11)、Shannon指数(p=0.11)的趋势,不具有统计学意义。柔性辟谷一周后,在菌门分类水平上,厚壁菌门(p=0.04)下降,放线菌门(p=0.046)和疣微菌门(p=0.01)增加;在菌属分类水平上,拟杆菌属(p=0.016)、Parabacteroides(p=0.007)、Alistipes(p=0.029)、Subdoligranulum(p=0.015)、嗜胆菌属(p=0.024)、韦荣球菌属(p=0.038)、双歧杆菌属(p=0.056)、阿克曼氏菌属(p=0.016)、Barnesiella(p=0.024)增加,普雷沃氏菌属(p<0.001)、瘤胃球菌属(p<0.001)、梭菌属(p=0.001)、假丁酸弧菌属(p<0.001)、罗氏菌属(p=0.032)、粪球菌属(p=0.003)、小类杆菌属(p=0.006)、巨单胞菌属(p=0.032)、萨特氏菌属(p=0.048)、Dorea(p=0.002)减小。恢复一周饮食后,与柔性辟谷前比较,拟杆菌属(p=0.024)、Barnesiella(p=0.079)增加,萨特氏菌属(p=0.027)下降,其它菌纲和菌属变化无差异。7.柔性辟谷在青年人群的测评以及应用在医院、社区,结果均表现出显著地降低体重、腰围等作用,生理生化指标均基本在生理范围,社区居民主观反馈具有改善身体健康的作用。结论:柔性辟谷一周具有显著地降低体重、体脂肪、腰围的作用,不会引起瘦体重、肌肉量、基础代谢率大幅度降低,可以降低血压、血糖、血尿酸、胆固醇、机体炎症反应,无电解质紊乱现象,无微量元素缺乏现象,肝、肾、心肌功能指标无异常。柔性辟谷一周期间主观反馈无明显共性不适反应,期间饥饿感较轻,无明显胃肠不适反应,对睡眠无影响,工作精力良好,疲劳感较轻。柔性辟谷一周引起的微生物改变是因饮食结构改变引起的,柔性辟谷一周后,可显著地改变肠胃菌群各组分比例,有效地促进有益菌属地增加,恢复一周饮食后,拟杆菌属(Bacteroides)增加、萨特氏菌属(Sutterella)下降的变化仍然存在。针对青年人群的柔性辟谷一周测评为柔性辟谷应用于军队体重控制提供了科学依据与数据支持。通过尝试辅助医院开设减重门诊和直接面向社区群众的途径,提高了柔性辟谷技术的应用广度,促进超重、肥胖人群减重,初步结果表明柔性辟谷技术的安全性和可行性可以保障其直接应用于居民家庭,并促进居民对肠道菌群以及健康生活的认识。