用于评估宿主血糖稳态对高碳水化合物膳食模式响应敏感度的生物标志物及方法和用途技术

本发明专利技术公开了一种用于评估宿主血糖稳态对高碳水化合物膳食模式响应敏感度的生物标志物及方法和用途，生物标志物为肠道菌群中的10种微生物的组合，基于各种微生物在个体中的相对丰度信息确定菌群风险评分，能够评估所述个体血糖稳态对高碳水化合物膳食模式的响应敏感度。敏感度。敏感度。

【技术实现步骤摘要】
用于评估宿主血糖稳态对高碳水化合物膳食模式响应敏感度的生物标志物及方法和用途


[0001]本专利技术涉及以改善血糖稳态为目的的精准营养领域，尤其是涉及一种用于评估宿主血糖稳态对高碳水化合物膳食模式响应敏感度的生物标志物及方法和用途。

技术介绍

[0002]维持血糖稳态的平衡对于预防2型糖尿病及相关代谢性疾病至关重要。膳食，尤其是膳食中的碳水化合物，是影响机体血糖稳态的最重要因素。聚焦膳食中的碳水化合物含量，过去国际流行的膳食推荐因考虑到在总能量摄入及蛋白质摄入相对固定的前提下，降低碳水化合物含量势必会提升膳食脂肪的摄入量，形成一种低碳水高脂肪膳食模式，而脂肪的过度摄入会对身体健康造成不利影响，因此倾向于推荐高碳水低脂肪的饮食模式(碳水化合物供能比一般在60％以上，也称为高碳水化合物膳食模式)。然而，近些年的研究又发现，高碳水的摄入可能会扰乱机体的血糖稳态，并不能普适于所有人群，有些研究反而发现低碳水化合物饮食有助于维持机体的代谢健康。因此，对于高碳水化合物膳食模式和低碳水膳食模式(碳水化合物供能比一般在40％以下)的争论，尚未有确切统一的答案。如何评判个体是否适合采纳高碳水化合物膳食模式或低碳水化合物膳食模式的饮食建议，已成为当前公共卫生领域面临的极具现实意义的重要课题。
[0003]随着精准营养研究的推进，当前普遍认为，不同的个体的机体代谢对于相同的膳食会产生巨大的响应差异，也即个性化响应。因此，面对高碳水化合物膳食模式(或低碳水化合物膳食模式)是否适合自己这样一个问题，不同的个体会有不同的个性化答案。是什么决定了不同个体间血糖稳态对膳食碳水化合物的响应敏感度呢？越来越多的研究指向我们肠道中数以万亿的肠道菌群。人体肠道中有数以万亿计的微生物，其数量之多甚至大于我们人体的细胞总和，发挥着消化与代谢营养物质、合成维生素、调节免疫等众多生理功能，肠道菌群作为膳食影响宿主代谢的重要靶点，直接或间接影响宿主健康这一观点已被广泛认同。有研究发现，肠道菌群可以决定人体对于膳食的代谢响应,拥有不同肠道菌群模式的个体，其对于特定食物的代谢响应也不相同。基于个体肠道菌群的结构与功能探究宿主对于膳食的个性化响应已成为精准营养领域里的研究热点。
[0004]有研究表明，个性化的肠道菌群可以在很大程度上解释不同个体间的餐后血糖和餐后血脂等指标的差异，而且基于高维度的肠道菌群组成与功能数据，开发适合的机器学习预测模型，可以有效预测宿主食用特定食物后的血糖水平。然而，上述预测方法的开发需要基于大量的训练数据集，且需要在模型的预测特征中纳入整个肠道菌群组成与功能的定性与定量数据，对单一食物或菜品进行餐后血糖的预测。目前尚缺乏简单可行、易于推广的方法基于少量的特定肠道菌群特征评估宿主血糖稳态对特定膳食模式，比如对高碳水化合物膳食模式的响应敏感度，进而提示个体选择或者避免特定的膳食模式。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种用于评估宿主血糖稳态对高碳水化合物膳食模式响应敏感度的生物标志物、方法及用途，本专利技术基于肠道菌群特征评估宿主血糖稳态对高碳水化合物膳食模式的响应敏感度，指导宿主通过调整膳食模式改善糖代谢健康。具体的，本专利技术基于10个肠道微生物物种的相对丰度，进行简单运算评分，即可评估宿主血糖代谢稳态指标对高碳水化合物膳食模式的响应敏感度。并且，已证明该评分可在独立的不同年龄段人群中完成验证，即本专利技术方法具有可外推性及普适性，可推广用于评估个体的血糖稳态对特定膳食模式的响应敏感度，进而帮助个体选择或者调整膳食模式，推进精准营养的践行。
[0006]本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]用于评估宿主血糖稳态对高碳水化合物膳食模式响应敏感度的生物标志物，为肠道菌群中以下10种微生物的组合：
[0008]共生梭状芽孢杆菌种(Clostridium symbiosum)、粪便拟杆菌种(Bacteroides caccae)、多形拟杆菌种(Bacteroides thetaiotaomicron)、梭状芽胞杆菌1_7_47FAA(Clostridiales bacterium sp.1_7_47FAA)、梭状芽孢杆菌种(Clostridium bolteae)、毛螺科菌3_1_57FAA_CT1(Lachnospiraceae bacterium sp.3_1_57FAA_CT1)、活泼瘤胃球菌(Ruminococcus gnavus)、瘤胃球菌属5_1_39BFAA(Ruminococcussp.5_1_39BFAA)、大肠杆菌种(Escherichia coli)、其他未能识别具体种的大肠杆菌总和(Escherichia unclassified)。
[0009]基于所述的生物标志物评估宿主血糖稳态对高碳水化合物膳食模式响应敏感度的方法如下：基于个体i的所述生物标志物中各种微生物的相对丰度，利用如下公式来计算菌群风险评分MRSi：
[0010][0011]其中，S
ij
为第i个个体第j个菌种标记物的相对丰度，j取值范围为1到10，即n＝10。
[0012]如果MRSi≥11.16％则判定为对高碳水化合物膳食模式高度敏感型个体；如果11.16％>MRSi≥1.85％则判定为对高碳水化合物膳食模式中度敏感型个体；如果MRSi<1.85％，则判定为对高碳水化合物膳食模式低度敏感型个体。对于高度敏感型个体，应避免选择高碳水化合物膳食模式。
[0013]上述技术方案中，进一步地，所述高碳水化合物膳食模式中碳水化合物供能比在60％以上。
[0014]本专利技术还提供一种所述的生物标志物在制备用于评估宿主血糖稳态对高碳水化合物膳食模式响应敏感度的试剂盒中的用途，包括：
[0015]1)从待测试的受试者收集样品；
[0016]2)确定1)所得样品中根据权利要求1所述的每一种生物标志物的相对丰度信息；
[0017]3)将所得的如权利要求1所述的10种生物标志物的相对丰度信息求和，并将所求和与预设阈值进行比较确定受试者血糖稳态对高碳水化合物膳食模式的响应敏感度。
[0018]该方案中，所述预设阈值包括上限阈值，为11.16％，以及下限阈值，为1.85％；当
所求和≥11.16％则判定为对高碳水化合物膳食模式高度敏感型个体；当11.16％>所求和≥1.85％则判定为对高碳水化合物膳食模式中度敏感型个体；当所求和<1.85％，则判定为对高碳水化合物膳食模式低度敏感型个体。
[0019]本专利技术还提供一种所述的生物标志物在制备用于推荐膳食模式的试剂盒中的用途，包括：
[0020]1)从待测试的受试者收集样品；
[0021]2)确定1)所得样品中根据权利要求1所述的每一种生物标志物的相对丰度信息；
[0022]3)将所得的如权利要求1所述的10种生物标志物的相对丰度信息求和，并将所求和与预设阈值进行比较确定受试者所适合的膳食模式。
[0023本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于评估宿主血糖稳态对高碳水化合物膳食模式响应敏感度的生物标志物，其特征在于，为肠道菌群中以下10种微生物的组合：共生梭状芽孢杆菌种(Clostridium symbiosum)、粪便拟杆菌种(Bacteroides caccae)、多形拟杆菌种(Bacteroides thetaiotaomicron)、梭状芽胞杆菌1—7—47FAA(Clostridiales bacterium sp.1_7_47FAA)、梭状芽孢杆菌种(Clostridium bolteae)、毛螺科菌3—1—57FAA_CT1(Lachnospiraceae bacteriumsp.3_1_57FAA_CT1)、活泼瘤胃球菌(Ruminococcus gnavus)、瘤胃球菌属5—1—39BFAA(Ruminococcus sp.5_1_39BFAA)、大肠杆菌种(Escherichia coli)、其他未能识别具体种的大肠杆菌(Escherichia unclassified)。2.评估宿主血糖稳态对高碳水化合物膳食模式响应敏感度的方法，其特征在于，方法包括如下：基于个体i的如权利要求1所述的生物标志物中各种微生物的相对丰度，利用如下公式来计算菌群风险评分MRS
i
：其中，S
ij
为第i个个体第j个菌种标记物的相对丰度，j取值范围为1到10，即n＝10；根据菌群风险评分MRS
i
判定个体i的高碳水化合物膳食模式响应敏感度。3.根据权利要求2所述的评估宿主血糖稳态对高碳水化合物膳食模式响应敏感度的方法，其特征在于，如果MRS
i
≥11.16％则判定为对高碳水化合物膳食模式高度敏感型个体；如果11.16％>MRS

【专利技术属性】
技术研发人员：郑钜圣，陈裕明，付元庆，苟望龙，田韵仪，
申请(专利权)人：西湖大学，
类型：发明
国别省市：