超重和肥胖已成為全球性公共衛(wèi)生挑戰(zhàn)。盡管膳食干預(yù)等體重管理手段日益完善,但是不同個體對同一干預(yù)措施的反應(yīng)存在顯著差異。例如,部分人減重效果顯著,而部分人減重困難。另外,干預(yù)后體重反彈也存在較大個體差異。因此,深入探索影響體重管理個體差異的關(guān)鍵因素,建立減重效果及體重反彈風(fēng)險的預(yù)測模型,對于實現(xiàn)精準(zhǔn)減重具有重要意義。
近期,國際權(quán)威期刊
Diabetes Care發(fā)表了華中科技大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院劉剛教授團(tuán)隊題為“Prediction of Weight Loss and Regain Based on Multiomic and Phenotypic Features: Results From a Calorie-Restricted Feeding Trial”的最新研究成果。為了解析“誰易減重?誰易反彈”這一體重精準(zhǔn)管理的核心問題,該研究基于全餐干預(yù)設(shè)計(提供一日三餐)的隨機(jī)對照膳食干預(yù)試驗(LEAN-TIME),發(fā)現(xiàn)個體干預(yù)前的腸道菌群、糞便代謝物等特征會顯著影響膳食減重效果及體重反彈風(fēng)險,并進(jìn)一步結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)算法和表型、糞便代謝等數(shù)據(jù)構(gòu)建了減重效果和體重反彈的高性能預(yù)測模型,建立了個體化膳食減重策略。研究申請了中國國家發(fā)明專利(CN202411331775.7)。另外,劉剛教授作為主要起草人參與制定《人群營養(yǎng)健康干預(yù)研究實施指南》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)。
Diabetes Care同期配發(fā)了美國醫(yī)學(xué)科學(xué)院院士、哈佛大學(xué)營養(yǎng)系主任Frank B. Hu教授題為“Multiomics to Predict Individual Responses to Weight Loss Interventions: A Promising Strategy to Enable Precision Nutrition”的述評,指出該研究的新穎發(fā)現(xiàn)為精準(zhǔn)營養(yǎng)干預(yù)和體重管理提供了新的思路。
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截圖來源:Diabetes Care
研究團(tuán)隊前期開展了一項2×2析因設(shè)計的(LEAN-TIME),共納入96名超重或肥胖成人,實施為期12周的等能量膳食干預(yù)(提供一日三餐),并在干預(yù)后隨訪28周。研究發(fā)現(xiàn),健康型低碳水化合物膳食和限時飲食干預(yù)這兩種膳食模式在能量限制25%的基礎(chǔ)上仍有額外的減重效果,并顯著影響腸道微生物的組成。在干預(yù)結(jié)束28周后,健康型低碳水化合物膳食降低體脂的效果仍然顯著(
Cell Reports Medicine2024,唯一通訊)。
本研究在此基礎(chǔ)上,結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)算法和表型、糞便代謝組等數(shù)據(jù),構(gòu)建了減重效果和體重反彈的高性能預(yù)測模型,建立了個體化膳食減重策略。具體發(fā)現(xiàn)包括:
膳食干預(yù)后的效果存在顯著個體差異:減重期體重變化范圍為-10.2 kg至+1.6 kg;反彈期變化范圍達(dá)-2.0 kg至+14.2 kg。
基線腸道菌群、糞便代謝物、膳食因素、臨床代謝特征與個體減重效果及體重反彈密切相關(guān)。例如,受試者基線腸道微生物
Parabacteroides merdae
、糞便代謝物dimethylglycine的水平越高,膳食干預(yù)的減重效果越好;而基線糞便代謝物hyocholic acid、vanillic acid的水平越高,減重效果越差。另外,受試者基線腸道微生物Ruminococcus bicirculans
的豐度越高,膳食干預(yù)后體重反彈越少。
與傳統(tǒng)預(yù)測模型相比,基于多組學(xué)數(shù)據(jù)構(gòu)建的減重和體重反彈預(yù)測模型的性能顯著提升。包括:1)更有效區(qū)分受試者可否實現(xiàn)具有臨床意義的減重(即體重降低≥初始體重的5%),其預(yù)測性能表現(xiàn)優(yōu)異,AUC從0.58提升到0.95,靈敏度為94.12%,特異度為86.79%。同時,該模型對減重期間體重、體脂量、瘦體重變化的連續(xù)值預(yù)測同樣具有較高準(zhǔn)確性。2)對體重、體脂量、瘦體重的反彈預(yù)測能力顯著提升,R2分別達(dá)到0.72、0.73和0.66。
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▲針對體重、體脂率(BFM)和骨骼肌量(SLM)的減重干預(yù)效果的預(yù)測模型構(gòu)建。A、E和H為瀑布圖,柱狀圖中每個柱子代表1名參與者;B、F和I:火山圖,描繪個體基線特征與各指標(biāo)變化的關(guān)聯(lián);D:ROC曲線,評估模型的減重預(yù)測性能;C、G和J:累積擬合圖,顯示隨著預(yù)測因子的依次添加,各指標(biāo)的估計變化。(圖片來源:參考資料[1])
部分腸道菌群、糞便代謝物在減重和體重反彈的預(yù)測模型中為穩(wěn)定的預(yù)測因子。例如
Ruminococcus callidus
Bifidobacterium adolescentis
、N-乙酰-L-天冬氨酸。
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▲減重和體重反彈的共同預(yù)測因子的網(wǎng)絡(luò)圖(圖片來源:參考資料[1])
上述研究表明,腸道菌群、糞便代謝物在預(yù)測個體減重效果和體重反彈風(fēng)險方面具有重要應(yīng)用潛力。研究成果為肥胖人群的精準(zhǔn)減重干預(yù)提供了新思路。
華中科技大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院博士研究生李琳為第一作者,劉剛教授為唯一通訊作者。研究得到中國國家重點(diǎn)研發(fā)計劃項目、國家自然科學(xué)基金等資助。
題圖來源:123RF
參考資料
[1] Lin Li, Ruyi Li, Zixin Qiu, Kai Zhu, Rui Li, Shiyu Zhao, Jiajing Che, Tianyu Guo, Kun Xu, Tingting Geng, Yunfei Liao, An Pan, Gang Liu; Prediction of Weight Loss and Regain Based on Multiomic and Phenotypic Features: Results From a Calorie-Restricted Feeding Trial. Diabetes Care 2 January 2026; 49 (1): 68–77. https://doi.org/10.2337/dc25-0728
[2] Danielle E. Haslam, Frank B. Hu; Multiomics to Predict Individual Responses to Weight Loss Interventions: A Promising Strategy to Enable Precision Nutrition. Diabetes Care 2 January 2026; 49 (1): 63–65. https://doi.org/10.2337/dci25-0075
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