編譯：文文，編輯：謝衣、江舜堯。

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1 MD降低所有受試者的血漿膽固醇

在實(shí)驗(yàn)開始前的基線水平，ConD（n=39）和MedD（n=43）兩組之間的血液和尿液樣本中的人體測量和臨床變量檢測方面無顯著差異。干預(yù)后，與ConD組相比，MedD組受試者4周后血漿總膽固醇（圖1）和高密度脂蛋白膽固醇顯著降低。但是血糖，hs-CRP，血漿胰島素，TMAO或代謝性疾病的任何中間標(biāo)志物（胰高血糖素，生長素，GIP，GLP-1，瘦素，C肽，抵抗素，內(nèi)脂素和PAI-1）都沒有明顯變化。

1) 膽固醇下降與MD依從率成正比

與基線相比，MedD組在第4周和第8周對MD的依從性顯著增加（圖1A），并且與健康食品多樣性指數(shù)高度相關(guān)。飲食和代謝變量的顯著百分比變化如圖1B所示。與ConD組相比，MedD組受試者的日膳食纖維攝入量顯著增加了兩倍，植物蛋白和動物蛋白的比例增加了2.5倍（圖1C和D）。飽和脂肪攝入量顯著減少，多不飽和脂肪攝入量顯著增加（圖1E）。與ConD組相比，MedD組營養(yǎng)攝入量的這些變化是由于水果、蔬菜、堅(jiān)果、全麥谷物和魚制品的食用量增加，同時精制谷物、乳制品和肉制品的食用量減少。MedD與ConD組相比，肉制品食用減少通過這些食物的飲食攝入生物標(biāo)志物的減少被證實(shí)，即血漿肉堿和尿肉堿濃度降低（圖1F和G）。

在非正式調(diào)查階段，與入院時的食用量相比，某些受試者（MedD組12名，ConD組6名）擅自將水果和蔬菜的攝入量增加到每天三份以上。我們決定嚴(yán)格關(guān)注維持日常水果和蔬菜攝入小于3份的人群。此外，由于并非所有糞便樣本均可用，因此兩名受試者未被考慮。因此，隨后的數(shù)據(jù)分析是由62名受試者（ConD組32名，MedD組30名）進(jìn)行的。兩組均證實(shí)了對干預(yù)的高度依從性。同時證實(shí)了MedD對血漿膽固醇的影響。此外，通過應(yīng)用線性模型發(fā)現(xiàn)，膽固醇水平下降與MD依從率成正比。

2) 飲食誘導(dǎo)的代謝組學(xué)改變與MD消耗的生物標(biāo)志物釋放有關(guān)

在干預(yù)期間，測量了所有參與者約11000個分子特征（糞便中2200個，血液中4125個，尿液中4645個）。與基線情況和ConD組相比，干預(yù)后的MedD組觀察到代謝組學(xué)譜的明顯變化（圖2）。斯皮爾曼相關(guān)系數(shù)降低表明，與ConD組相比，MedD組干預(yù)4周和8周后尿液代謝曲線發(fā)生顯著變化。使用分類方法驗(yàn)證觀察到的變化的穩(wěn)健性，結(jié)果支持所發(fā)現(xiàn)的代謝組變化。與用全谷物產(chǎn)品代替精制谷物和用漁業(yè)產(chǎn)品、豆類和提供的堅(jiān)果代替肉、蛋和奶制品一致，發(fā)現(xiàn)全谷物（3-（3,5-二羥基苯基）丙酸-葡糖醛酸），豆類（色氨酸甜菜堿），蔬菜/漿果（吲哚-3-乙酸）和堅(jiān)果（尿石素）在MedD組中的生物標(biāo)志物水平提高了；而肉類（肉堿），膽汁酸(BAs)，亮氨酸和異亮氨酸的生物標(biāo)志物與ConD組有更密切的聯(lián)系（圖2）。但是未觀察到尿液或血清TMAO的變化，這可能是由于在MedD組中增加魚類攝入量和降低肉源性蛋白質(zhì)的對比作用所致。

MD介導(dǎo)的全谷物（苯并惡嗪類化合物、哌啶酸甜菜堿）、蔬菜（吲哚-3-乙酸）、豆類（色氨酸甜菜堿、鄰苯三酚硫酸鹽）、堅(jiān)果（尿石素）和魚類（3-羧基-4-甲基-5-丙基-2-呋喃丙酸）的生物標(biāo)志物消耗增加，肉類（肉堿）和蛋白質(zhì)降解產(chǎn)物（如支鏈氨基酸）、芳香族氨基酸、N-乙酰尸胺和微生物衍生的蛋白水解產(chǎn)物（對甲酚硫酸鹽、硫酸吲哚酚、苯乙?；劝滨０罚┑慕档?，通過與MD指數(shù)的顯著聯(lián)系進(jìn)一步得到證實(shí)。MD干預(yù)后尿液中大量宿主衍生的短鏈和中鏈?；鈮A明顯減少，表明能量代謝的底物從脂肪轉(zhuǎn)變?yōu)閺?fù)雜的碳水化合物和蛋白質(zhì)。 

2 腸道微生物組成受MD依從性調(diào)節(jié)

干預(yù)期間基因和MSP豐富度保持不變。但是，通過血清hs-CRP變化，發(fā)現(xiàn)腸道微生物基因豐富度的變化與個體炎癥狀態(tài)之間存在顯著的負(fù)相關(guān)（圖3A）。飲食干預(yù)8周后，顯示基因豐富度增加的受試者血清hs-CRP水平顯著降低（圖3B）。前4周對MD依從性的增加與在同一時間間隔內(nèi)MedD組的微生物組分相似性的降低相對應(yīng)，表明MD引起腸道微生物組分的重排（圖4）。在整個干預(yù)期間的ConD組或在4至8周之間MedD組中，也就是在參與者沒有改變其對MD依從性的干預(yù)條件下，都沒有觀察到這種變化。

盡管ConD和MedD組在基線時發(fā)現(xiàn)的MSP差異豐富的數(shù)量可忽略不計(jì)，但在4周和8周時觀察到了更多的對比物種，對比物種的比例始終與通過MD指數(shù)評估的MD依從性相關(guān)。在MD依從性增加的階段（基線-4周），與ConD組相比，MedD組的Ruthenibacterium lactatiformans，Flavonifractor plautii，Parabacteroides merdae，Ruminococcus torques和Ruminococcus gnavus顯著降低。與ConD組相比，在第4周或第8周，MedD組富集了5個普拉梭菌成員，此外還富集了羅斯氏菌和毛螺菌類群的幾個成員。4周后，MedD組中富集的MSPs與MD食物生物標(biāo)志物顯著相關(guān)。在基線時，兩種飲食之間只有5個腸道代謝模塊（GMM）有所不同，但在4周后觀察到GMM捕獲的代謝潛能的18%的變化。MedD組中富集了幾種GMM，主要包括與氨基酸和碳水化合物降解有關(guān)的途徑。這些途徑還包括甘油三酯和糖蛋白的降解以及乙酰輔酶A和谷氨酸的降解，兩者均會導(dǎo)致巴豆酰輔酶A（一種丁酸酯代謝的可能前體）。盡管8周后僅觀察到6%的變化，但MedD組中谷氨酸降解使巴豆酰輔酶A的富集得以維持。總之，通過整合三個基因組學(xué)數(shù)據(jù)集，觀察到ConD和MedD組在微生物組多樣性、功能模塊和代謝組學(xué)譜的基礎(chǔ)上的分離，證實(shí)由MD干預(yù)引起的變化。

3 MD干預(yù)影響微生物功能

測量與腸道微生物代謝有關(guān)的代謝產(chǎn)物，以研究MD飲食干預(yù)對健康相關(guān)微生物活動的影響。與ConD組相比，MedD組尿液中尿石素葡萄糖醛酸的水平升高。這種增加與微生物群中尿石素的產(chǎn)生水平有關(guān)。尿石素的產(chǎn)生與血清hs-CRP，甘油三酸酯，體脂量，體重，BMI和尿肉堿呈負(fù)相關(guān)。

與基線值相比，MD干預(yù)下MedD組中觀察到總BAs（包括初級和次級BAs）的糞便濃度顯著降低（圖5A-C）。此外，在干預(yù)4周和8周后，MedD組糞便中的脫氧膽酸和石膽酸顯著降低。8周后MedD組和ConD組的糞便BA濃度比較顯示，糞便中鵝去氧膽酸明顯降低。因此，糞便中的初級和次級BAs與動物性食品中的蛋白質(zhì)和脂肪以及收縮壓，BMI，體重和尿肉堿呈正相關(guān)?？?/span>BAs和次級/初級BA比率最高的受試者的沃氏嗜膽菌基線水平較高，在干預(yù)4周后顯著下降（圖5D）。

盡管膳食纖維攝入量增加了兩倍，但未觀察到糞便中主要的短鏈脂肪酸乙酸鹽，丁酸鹽和丙酸鹽的濃度變化。但是在干預(yù)期，MedD組受試者的糞便中觀察到了戊酸，異戊酸，異丁酸和2-甲基丁酸等支鏈脂肪酸的顯著減少（圖6A-D），這些變化反映了植物性食物攝入量的增加。此外，四周時糞便中普拉梭菌和毛螺菌科類群的水平較高（圖6E和F）。

4 胰島素抵抗的變化與特定微生物類群的基線水平有關(guān)

胰島素抵抗的穩(wěn)態(tài)模型評估（HOMA）,作為胰島素抵抗的測量指標(biāo)，沒有因?yàn)楦深A(yù)而改變。但是，通過基線和4周時HOMA相比的變化對受試者進(jìn)行分層，發(fā)現(xiàn)在MD干預(yù)下HOMA降低的受試者和隨著時間未出現(xiàn)HOMA變化的受試者相比,有明顯更高基線水平的幾種擬桿菌屬（包括B.uniformis和B.vulgatus）和更低基線水平的Prevotella sp.和P.copri。且在干預(yù)期間P.copri基線水平與HOMA變化呈正相關(guān)。通過16S rRNA基因測序分析計(jì)算共豐度組（CAG）時，發(fā)現(xiàn)HOMA降低的受試者中CAG2（包括普氏菌屬為豐度最高的菌屬）含量顯著降低，而在HOMA降低且接受飲食治療的受試者中CAG4（包括糞桿菌，羅斯氏菌，擬桿菌和其他梭狀芽胞桿菌）在基線水平明顯較高。干預(yù)，膳食纖維攝入量增加或HOMA降低，沒有發(fā)現(xiàn)明顯的差異，表明在菌株水平上具有較高的受試者特異性。

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