抗性淀粉改善便秘的临床研究

人类肠道菌群是地球上最密集的微生物群落之一，包括高度多样化的微生物群落，提供代谢、免疫和保护功能，对人类健康发挥着至关重要的作用。 胃肠道微生物群受到许多因素的影响，包括遗传、宿主生理（宿主年龄、疾病、压力等）和环境因素，如生活条件和药物使用。 同时，饮食被认为是介导胃肠道微生物群组成和代谢功能的关键环境因素。 鉴于益生菌难以被人体消化吸收，益生菌可以通过消化道进入肠道，从而改善肠道微生态，促进脂质、蛋白质和矿物质代谢。

富含抗消化淀粉的食品具有控制体重、降低血脂和血糖、调节肠道菌群等多种功能，引起了众多学者的兴趣，成为近年来国际食品研究的新领域。年。 抗性淀粉（RS）是复合多糖淀粉的抗消化部分。 根据抗酶解情况和淀粉来源，可消化抗性淀粉主要分为RS1、RS2、RS3和RS4四种类型。 从抗性产生的原因来看，RS1和RS2对淀粉酶具有天然抗性，糊化后抗性即可消失，而RS3和RS4的抗性是食品加工或食品生产过程中淀粉转化形成的。 RS1可以与RS2或RS3共存于同一种食物中，RS4的存在可以增加RS3的食物摄入量。

只有一小部分可消化淀粉能在小肠中消化吸收，提供的葡萄糖利用率很低。 当其余大部分未消化的成分进入结肠时，它们被肠道微生物群发酵，主要产生短链脂肪酸（SCFA）：乙酸盐、丙酸盐和丁酸盐。 尽管醋酸盐和丙酸盐都对健康有影响，但丁酸盐尤其被认为可以改善健康，并且是 RS 摄入量增幅最大的 SCFA。 丁酸盐在人类肠道健康中发挥着重要作用，包括减少炎症、降低结肠癌风险和改善肠道屏障功能。 在体内和体外，抗性淀粉饮食和丁酸盐显着增加了 ChAT 免疫反应性肌间神经元的比例，肠道神经元表达单羧酸转运蛋白 2 (MCT2)，对 RNA 的小干扰使 MCT2 沉默，并阻止丁酸盐诱导的 ChAT 比例增加免疫反应神经元。 丁酸盐和曲古抑菌素 An 增加肠道神经元中组蛋白 H3 的乙酰化。 Src信号通路抑制剂可以阻断丁酸盐的作用。 抗性淀粉饮食增加结肠运输，丁酸盐增加体外胆碱能介导的结肠环肌收缩。 尽管 RS 已被证明是提高人群丁酸盐水平的最佳纤维之一，但显然并非每个人都能获得相同的益处，而且有些人对 RS 补充剂没有反应。 这表明个体微生物区系的差异在决定RS消耗的结果中发挥着重要作用，我们需要更深入地探索RS消化的机制以及它如何导致丁酸盐的产生。 此外，还需要做更多的工作来了解超过丁酸盐水平的 RS 消耗可能对健康产生的影响。

由于 RS 的复杂结构，需要某些细菌来启动这种半结晶材料的降解。 R. bromii 和双歧杆菌是唯一已知具有 RS 降解能力的人类肠道微生物。

R. bromii 因其作为 RS 代谢、摄食和/或使肠道微生物组的其他成员能够获取该底物的关键物种的作用而受到关注。 R. bromii的淀粉分解酶具有独特的组织结构，形成多酶复合物，通过粘附蛋白和dockerin模块通过纤维蛋白体中的支架蛋白附着在细胞表面，因此称为淀粉酶体。 该系统已在多种人类瘤胃球菌中发现，其淀粉酶的关键酶结构在各个菌株中高度保守。 尽管其降解 RS 的能力令人难以置信，但 R. bromii 本身似乎并没有在竞争中胜出或主导其他物种，而是通过释放不同长度的糖和乙酸盐来交叉喂养其他物种，从而达到有益的目的。 一项研究发现，用马铃薯淀粉 (RS2) 处理后，粪便丁酸中位数增加了 50%，但对个体反应的进一步检查发现丁酸有不同的变化。 同一小组的一项后续研究发现，那些微生物群中 R. bromii 丰度增加的人更有可能对马铃薯淀粉产生更高的丁酸盐反应，这表明需要初级降解细菌和抗性淀粉的正确组合来增加丁酸盐生产。

便秘是临床实践中最常见的胃肠道 (GI) 疾病之一，全世界大约 11-20% 的成年人患有便秘。 临床上表现为排便次数减少，或排便费力、不通、困难，大便干燥难解，称为便秘[16]。 临床上，顽固性便秘治疗难度大，过度依赖泻药常导致水电解质紊乱、胃肠功能紊乱、结肠黑变、肛门括约肌松弛等问题，甚至导致结直肠癌、糖尿病、神经性厌食症等。在某些情况下还有其他并发症。 因此，寻找安全有效的通便药物或饮食来改善和缓解便秘症状非常重要。 抗性淀粉的保健作用主要是由于结肠内微生物发酵产生的短链脂肪和气体，其预防结直肠癌和一些与饮食相关的慢性疾病的作用比膳食纤维更强，并且能有效克服了膳食纤维强化食品气味不良、质地粗糙、品质差等弊端。 从研究数据分析来看，作为一种天然、安全、“药食同源”的食物资源，和膳食纤维一样，对人体健康有着非常重要的作用。 具有重要的工业应用价值和广阔的市场发展前景，开辟了功能食品研究的新领域，弥补了传统膳食纤维的缺点。

在我们之前的分析中，发现20名便秘患者和20名健康人的粪便微生物在结构上有很大差异。 差异分析表明瘤胃球菌在健康人体内含量丰富。 利用Lasso算法建立AUROC0.967的分类模型，分类模型的重要特征如下：瘤胃球菌是权重最高的特征。 SPINGO 指出，瘤胃球菌属包含一些物种，其中 R. bromii 的相对丰度最高。 对 GMrepo 数据库数据的检索显示，在 28,796 项试验中发现了瘤胃球菌，属于 93 个表型。 总共 40,795 次有效运行属于这些表型。 健康人中瘤胃球菌的相对丰度显着高于便秘人群，健康人中R. bromii的相对丰度显着高于便秘人群。 健康人群中瘤胃球菌的相对丰度显着高于便秘人群。 因此，本临床试验的目的是为便秘患者补充抗性淀粉，（1）观察便秘患者的症状是否改善； (2)分析便秘患者肠道微生物的变化； (3)验证R. bromii的相对丰度是否增加，并分析R. bromii在肠道中的相对丰度与便秘患者便秘症状改善的相关性。

该研究是一项非随机对照研究，没有安慰剂组，入组了 30 名经医生诊断为功能性便秘的患者。 通过问卷调查的方式了解便秘患者的症状是否得到改善。 同时采集粪便样本进行宏基因组测序分析，研究抗性淀粉干预前后患者肠道微生物的变化。 特别关注R. bromii的相对丰度是否增加。

本研究不需要招募招募广告，受试者的招募完全是自愿的。 向受试者解释实验过程中可能存在的风险，并在受试者同意参加研究后签署知情同意书。 对同意参加实验的志愿者进行问卷调查，了解其肠道健康等健康状况，并根据上述研究对象选择标准和排除标准进行筛选。 采集的样本以编号命名，受试者的个人信息不会被公开。受试者的身份在整个研究过程中都是保密的，只有编号和疾病表型可见。 受试者可以随时退出研究。

在这项研究中，将对受试者肠道菌群的组成和结构进行分析，受试者可以随时了解测试和分析的进展并获得自己的相关数据。

本研究中使用的抗性淀粉 (HiMaize260) 由 Ingredion 生产。 HI-MAIZE®260 抗性淀粉是一种源自 Ingredion 专有的高直链玉米淀粉的膳食纤维，可增强白面包、松饼、饼干、蛋糕和面食等日常食品的营养成分。

HI-MAIZE®260标准为GB31637-2016，符合食品安全国家标准。 HI-MAIZE®260 抗性淀粉含有约 53% 的抗性淀粉（膳食纤维）和 40% 的可消化淀粉，可以通过部分替代普通面粉轻松添加到标准配方中。 此外，由于HI-MAIZE®260抗性淀粉比面粉含有更少的热量，因此增强了食品的营养成分。