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妊娠期糖尿病(GDM)是于妊娠期出现或确诊的糖尿病,其发病率逐年升高,不仅影响胎儿和孕妇的生命健康,还会使后代患肥胖、2型糖尿病的几率明显增加。目前GDM防治指南禁止使用除胰岛素外的其他糖尿病药物来预防和治疗GDM,所以找到既安全又对GDM发挥良好效果的方法尤为迫切。大量研究显示,在膳食中添加益生菌、益生元等能通过调节肠道菌群改善糖尿病症状,低聚木糖(XOS)作为一种益生元,难为人体消化酶所分解,能够促进双歧杆菌增殖,因此本研究尝试探讨XOS对GDM的预防和改善作用。按照随机平行对照试验的原则,招募处于孕早期(妊娠11-14周)并伴有GDM高危因素的孕妇作为研究对象,随机分为两组:对照组(C组)接受孕期饮食指导并按6g/d的剂量每日服用安慰剂;干预组(X组)接受孕期饮食指导并按6g/d的剂量每日服用XOS,两组均试验12周,最终C组有36人、X组有34人纳入分析。首先在一般临床资料方面,XOS作为一种食品原料能引起的变化不显著。经过12周试验后,C组和X组孕妇的各项体征以及孕中期确诊GDM的人数均无显著差异(p>0.05)。最终分娩时,C组和X组孕妇的分娩孕周、剖宫产率以及新生儿阿普加评分、体重等指标也均无显著差异(p>0.05)。然后在生理生化方面,XOS具有较好的改善孕妇糖代谢的作用,能够极显著地降低孕妇空腹血糖(p<0.01),抑制空腹胰岛素浓度升高,有效改善孕妇孕中期胰岛素抵抗状态(p<0.01),提高胰岛素敏感性。虽然两组孕妇总胆固醇、甘油三酯指标无显著差异(p>0.05),但具有抑制孕妇体重增长的趋势(p=0.0652)。另外,XOS不会降低孕妇体内雌孕激素的分泌,保证雌二醇、孕酮的正常分泌,给胎儿的早期生长及发育提供支持和保障,并具有抑制皮质醇增长(p=0.0556)、改善瘦素抵抗(p=0.0582)的趋势。XOS还能显著抑制孕妇体内炎症抑制因子IL-10的分泌降低(p<0.01),并具有强大的改善孕妇氧化应激的能力,能极显著地抑制孕妇体内抗氧化剂如过氧化氢酶(p<0.01)、超氧化物歧化酶(p<0.001)的减少和孕妇体内强氧化剂如一氧化氮(p<0.001)的生成。最后在肠道菌群方面,XOS能抑制GDM孕妇肠道菌群进一步失调,能集中富集Bifidobacterium并使其在X组的丰度增加137.26%而在C组仅增加6.58%。XOS对孕妇肠道菌群的调节以改变其功能为主(p<0.05),主要富集谷胱甘肽代谢等多条关键通路,并通过富集EC 6.4.1.3产生基因来减少丙酸生成,促进乙酸等短链脂肪酸(SCFAs)生成来改善GDM。相比其他细菌,Megasphaera在C组中丰度减少28.26%而在X组中丰度增加135.11%,在两组中的丰度改变存在显著差异(p<0.05),并且LEfSe分析和随机森林模型均将其作为关键物种筛选出来。另外,Megasphaera在促进SCFAs生成的基因中贡献度较高,并与空腹血糖、IL-6、瘦素、一氧化氮和超氧化物歧化酶等指标显著相关(p<0.05),最终确定Megasphaera是XOS改善GDM的核心细菌。总体而言,XOS对GDM的改善和预防具有较佳的效果,主要通过富集Bifidobacterium和Megasphaera等细菌来发挥作用,其作用机制有待进一步研究确认。