肥胖不仅影响美观，更容易引发多种健康问题，如高血压、冠心病、糖尿病、高脂血症、胆石症等。肥胖症患者并发冠心病、高血压的几率明显高于非肥胖者，其发生率一般5～10倍于非肥胖者。

低碳水化合物生酮饮食（Ketogenic Diet, KD）是一种特殊的饮食方式，在显著降低碳水化合物的摄入量的同时增加脂肪和适量蛋白质的摄入，临床上对这种饮食方式对机体的利弊一直存在争议。由于其碳水化合物含量低，对餐后胰岛素水平的刺激作用有限，其减肥效果显著，但生酮饮食减脂过程中胆汁酸的作用尚不清楚。

2024年6月27日，复旦大学洪尚宇研究员团队和郑琰研究员团队联合在Nature Metabolism（IF=18.9）杂志上发表了题为Ketogenic diet-induced bile acids protect against obesity through reduced calorie absorption的研究论文，通过自然人群队列研究、小鼠模型实验、代谢组学、宏基因组学、转录组学等技术手段，揭示了KD降低体重和空腹血糖水平的独特宿主-肠道菌群代谢相互作用机制，发现两种胆汁酸TDCA和TUDCA作为除KD外治疗肥胖及其并发症的两种有希望的候选药物。

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2024年10月17日14:00，麦特绘谱特邀本篇研究第一作者李潇博士做客绘谱学堂，带来关于《生酮饮食通过胆汁酸代谢调控能量平衡的机制研究》的主题报告，为各位科研同仁分享此篇文章背后的研究故事。欢迎大家相约直播间，会后特设答疑环节，线上一起探讨研究热点、交流科研观点。

主讲嘉宾

李潇 / 复旦大学人类表型组研究院

博士后，郑琰研究员/洪尚宇研究员/葛均波院士课题组

博士毕业于复旦大学，具有药学、细胞生物学和遗传学交叉背景，主要研究方向为肠道微生物及代谢产物调控慢性代谢性疾病的机制研究。相关研究成果以第一/通讯作者（含共同）发表在Nature Metabolism, Phenomics, Cancer Letters等杂志。获得中国博士后科学基金资助、国家资助博士后研究人员计划及肠道大会优秀青年研究者等奖励。

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课后答疑环节交流热烈，探讨了诸多学术问题，现将相关内容整理如下，方便大家翻阅。

1. 生酮饮食是每天定量的喂养吗？还是自由饮食呢？

A. 关于生酮饮食的实施方式，即是否每天定量喂养还是自由饮食的问题，我们的做法是让小鼠进行自由饮食。在实施生酮饮食的过程中，我们同时也对小鼠的食物摄入量进行了统计。通过对比小鼠在生酮饮食和对照饮食下的食物摄入量，我们发现它们每日的食物摄入总热量实际上是相似的。

虽然我们的研究中小鼠是自由饮食的，但在实际应用生酮饮食于人类时，具体的饮食计划、食物种类和摄入量应根据个体的健康状况、营养需求和医生的专业建议来确定。生酮饮食作为一种特殊的饮食疗法，需要在专业医生的指导下进行，以确保其安全性和有效性。

2. 体外细胞试验中，胆汁酸的浓度是否参考生理水平的浓度？

A. 在体外细胞试验中，胆汁酸的浓度是否参考生理水平的浓度，这取决于具体的实验目的、细胞类型以及实验条件。然而，一般来说，为了使实验结果更具生理相关性和可靠性，体外细胞试验中的胆汁酸浓度往往会参考人体内的生理水平。

不同细胞类型对胆汁酸的敏感性和代谢能力存在差异，因此在确定体外细胞试验中的胆汁酸浓度时，还需要考虑细胞类型这一因素。此外，实验条件如温度、pH值等也可能对胆汁酸的稳定性和活性产生影响，从而间接影响实验结果。

3. 如果通过胆汁酸靶向代谢组寻找疾病生物标志物，变化倍数和含量哪一个更重要？我们发现某些胆汁酸在疾病中急剧增加，但是其含量极低，是否可以作为biomarker？

A. 在评估生物标志物（biomarker）时，变化倍数和含量都是重要的考量因素，但它们各自的重要性可能因具体情境而异。变化倍数能够反映生物标志物在疾病发展或治疗过程中的动态变化，这对于监测疾病的进展、评估治疗效果以及预测疾病复发等方面具有重要意义，能够更敏感地捕捉到这些变化，从而提供更早的预警信号；含量可以提供一个基线水平，用于比较疾病状态与健康状态之间的差异。这有助于确定生物标志物在疾病中的特定作用，并为其作为诊断或预后标志物的潜力提供依据，比如，在某些肿瘤标志物中，高水平的含量可能直接指示肿瘤的存在或大小。综合来说，在评估生物标志物时，我们需要根据具体的研究目的、疾病类型以及临床需求来综合考虑这两个因素。

4. 怎么从众多的代谢物当中聚焦到了TDCA和TUDCA？

A. 我们首先进行了一系列代谢物的差异分析，在此过程中发现了一组牛磺酸结合型胆汁酸呈现显著变化。为了深入探究这些胆汁酸的具体作用，我们逐一将这些胆汁酸回补给小鼠，并观察到只有TCDA和TUDCA能够引起小鼠的某种症状减轻。

在发现这一系列差异代谢物之初，我们还进行了文献调研，以了解哪些物质可能更多地受到生酮饮食的调控，并可能引起代谢变化。由于生酮饮食本身的特点就是超高脂肪、低碳水化合物，而胆汁酸在脂质吸收中扮演着至关重要的角色，因此我们重点关注了胆汁酸这一方向。

5. 给予小鼠特殊饮食后改善小鼠炎症，小鼠肠道内容物代谢组显示：肠道次级胆汁酸增加，但是小鼠外周血代谢组没有发现次级胆汁酸增加，而是两种芳香族氨基酸增加，可以排除是次级胆汁酸的影响吗（与对照组对比，因为没有入血增加）？ 两种芳香族氨基酸是否有抗炎作用，建议回补吗？

A. 根据所示结果小鼠在给予特殊饮食后，肠道内容物代谢组显示次级胆汁酸增加，但外周血代谢组并未发现次级胆汁酸增加。这一结果提示我们，虽然肠道内次级胆汁酸有所增加，但它们可能并未进入血液循环，或者其进入血液循环的量并未达到可检测的水平。由于次级胆汁酸并未在外周血中增加，我们可以初步推断，特殊饮食的抗炎效应可能并非主要通过次级胆汁酸来介导。然而，这并不能完全排除次级胆汁酸在肠道局部发挥抗炎作用的可能性。肠道内的次级胆汁酸可能通过影响肠道微生物群、肠道屏障功能或肠道免疫细胞等途径来发挥抗炎作用。为了更准确地评估次级胆汁酸在特殊饮食抗炎效应中的作用，可以考虑对肠道内容物和肠道组织进一步分析以及使用次级胆汁酸合成抑制剂或敲除相关基因的小鼠进一步确认次级胆汁酸在抗炎作用中的地位。

小鼠外周血代谢组中发现两种芳香族氨基酸增加，这可能与特殊饮食的抗炎效应有关。然而，要确定这两种芳香族氨基酸是否确实具有抗炎作用，并考虑是否进行回补，需要进行更深入的研究，可以进行体外实验以及动物实验验证，通过口服、注射或者灌胃的方式进行回补。

6. 生酮饮食用于治疗多囊卵巢综合症的原理是怎样的？

A. 关于生酮饮食用于治疗多囊卵巢综合症（PCOS）的原理，目前文献中报道的分子机制尚不完全明确。在我们的研究中，我们观察到了一些可能的线索。首先，我们注意到生酮饮食可能对卵巢中的卵细胞发育产生调控作用，我们推测生酮饮食可能通过某种方式影响了卵细胞在成熟过程中的凋亡水平。在卵细胞成熟的第四个阶段，凋亡水平的调控对于卵细胞的正常发育和功能至关重要。而生酮饮食可能通过调节这一阶段的凋亡水平，从而对多囊卵巢综合症产生治疗作用。

目前的研究还在投稿阶段，尚未正式发表，但我们希望尽快与大家分享这一发现。还需要进一步的验证和深入研究，以明确生酮饮食治疗多囊卵巢综合症的确切机制。

7. 怎样挖掘肠道微生物中具有特定生物特性的酶？

A. 在挖掘肠道微生物中具有特定生物特性的酶时，我们可以从多个方向进行考虑。首先，肠道微生物作为活的个体，菌株是其发挥生物学功能的基本单元。因此，菌株基因组信息是关键。我们可以通过分析肠道微生物的宏基因组数据，在菌株水平上锁定关键的肠道微生物。接下来，为了验证这些微生物是否确实具有预期的生物学作用，我们可以进行菌株层面的微生物移植实验。通过观察移植后微生物在宿主中的表现，我们可以进一步确认哪些微生物发挥了关键的生物学作用。在确定了关键的微生物后，我们可以进一步分析这些微生物基因组上可能编码的功能基因。这可以通过查阅相关的酶数据库（如EC编号的酶数据库）或PASS位点的数据来实现。通过锁定某一类酶或某一类具有特定特征的酶，我们可以反推这些酶是由哪些微生物编码的。

此外，我们还可以从另一个方向进行探索。即先根据酶的分类学特征，筛选出具有特定生物特性的酶，然后再反推这些酶是由哪些肠道微生物产生的。这种方法可以为我们提供更多的线索，帮助我们更深入地了解肠道微生物与酶之间的关系。

8. 请问在RNA-seq实验中选择盲肠内容物测序是出于什么考虑，研究胆汁酸为什么没用回肠内容物呢？

A. 在选择小鼠肠道的RNA-seq研究样本时，我们往往会根据研究目的、肠道部位的微生物群落差异以及胆汁酸代谢特点等因素进行综合考虑，盲肠作为肠道后端的一个重要部分，其微生物群落更为复杂和多样，包含了大量的细菌、真菌和其他微生物。这些微生物在胆汁酸的代谢和转化中起着重要作用。因此，通过测序盲肠内容物，可以更全面地了解胆汁酸代谢相关的微生物群落变化。此外，盲肠作为肠道后端的一个重要部位，其胆汁酸的代谢和转化特点可能与回肠存在差异。通过测序盲肠内容物，可以更深入地了解胆汁酸在盲肠中的代谢和转化机制，因此我们选择了盲肠内容物进行测序。

9. 请问单菌移植时需要用无菌鼠吗？

A. 在我们的实验中使用SPF（无特定病原体）条件下进行实验是可行的，后续我们也对移植后的小鼠进行了检测，发现受体小鼠和供体小鼠的菌群是相近的，也说明了单菌移植的成功。当涉及到人样本的分离移植时，更建议使用的是无菌小鼠，由于人和小鼠之间存在物种差异，人的菌群在移植给小鼠后可能无法很好地定植或维持较长时间，可以尝试增加给无菌鼠移植菌群的频率或次数，以提高菌群的定植率和持续时间。

10. 文献中对L. murinus ASF361 这个菌进行全基因组测序，这个菌是通过自己分离得到的呢？还是购买的？

A. 本研究中所使用的L. murinus ASF361是通过DSMZ购买得到的。