膳食纤维含量在临床生酮饮食中可改变肠道微生物组并提高小鼠的抗癫痫能力
膳食纤维对肠道微生物组的影响以及其对抗癫痫效果的作用尚未完全了解。本研究表明，在临床生酮饮食（KD）中添加膳食纤维可以显著改变肠道微生物组，并提高小鼠对抗癫痫发作的能力。具体来说，膳食纤维而非脂肪比例或来源，驱动了肠道微生物组的显著变化，从而影响了癫痫发作的结果。
不同临床生酮婴儿配方食品引起小鼠不同的癫痫反应
为了探讨不同临床生酮饮食配方对癫痫发作的影响，我们选择了三种常用的商业生酮婴儿配方食品——KD4:1、KD3:1 和 MCT2.5:1。这些配方均具有高脂肪含量，但它们在脂肪比例、脂肪来源和碳水化合物来源上有所不同。我们将这些配方与标准婴儿配方食品（作为对照饮食，CD）进行了比较。喂食KD4:1和MCT2.5:1的小鼠表现出更高的癫痫阈值，而喂食KD3:1的小鼠则表现出更低的癫痫阈值，表明KD3:1增加了小鼠对癫痫发作的易感性。
临床生酮婴儿配方食品对小鼠肠道微生物组的不同影响
经典的生酮饮食诱导的小鼠和人体肠道微生物组的变化对于提高小鼠对癫痫发作的抵抗力是必要且充分的。为了确定不同的临床生酮婴儿配方食品如何影响肠道微生物组，我们对喂食KD4:1、KD3:1、MCT2.5:1或CD的小鼠粪便微生物组进行了宏基因组测序。结果显示，KD4:1和MCT2.5:1显著提高了肠道微生物组的α多样性，而KD3:1则降低了肠道微生物组的α多样性。此外，β多样性分析显示，KD3:1与其他KD配方和CD对照组之间存在显著差异。
膳食纤维在生酮饮食中的作用及其对抗癫痫的效果
为了探讨不同临床生酮配方食品如何影响肠道微生物组，我们筛选了各种膳食参数对模拟人类婴儿肠道微生物群落的影响。结果表明，添加膳食纤维比调整脂肪比例或来源更能显著改变肠道微生物组的结构和功能。膳食纤维的添加显著改变了模型婴儿肠道微生物群落的关键代谢途径，这些变化与喂食含纤维生酮饮食的小鼠肠道微生物组的变化一致。进一步的研究表明，膳食纤维的添加不仅恢复了低纤维KD3:1婴儿配方食品的抗癫痫效果，还增强了含纤维KD4:1婴儿配方食品的抗癫痫效果。
不同类型的膳食纤维对肠道微生物组和癫痫结果的影响
膳食纤维由宿主难以消化，而是由肠道细菌发酵。因此，膳食纤维的选择对其效果至关重要。我们筛选了13种不同的可溶性和不溶性纤维类型，并将其直接添加到商业KD4:1婴儿配方食品中进行体外培养。通过关键纤维相关代谢途径对微生物响应进行分类，我们确定了一类特定的纤维，包括纤维混合物（菊苣根菊粉、低聚果糖、阿拉伯胶、微晶纤维素）、单独的低聚果糖和橙纤维，这些纤维增强了KD4:1婴儿配方食品在小鼠中的抗癫痫效果。这类纤维的共同特征是代谢途径的变化，包括preQ0生物合成、L-丙氨酸生物合成、蔗糖降解和部分三羧酸循环。
讨论
本研究结果表明，用于治疗难治性癫痫的不同临床生酮婴儿配方食品可能会因特定膳食成分对肠道微生物组功能的影响而产生不同的治疗效果。我们发现，含纤维的商业婴儿配方食品KD4:1和MCT2.5:1促进了小鼠对6-Hz癫痫发作的抵抗力，而缺乏纤维的商业婴儿配方食品KD3:1则增加了小鼠对6-Hz癫痫发作的易感性。通过补充膳食纤维，可以恢复KD3:1婴儿配方食品的抗癫痫效果，并进一步增强含纤维的KD4:1婴儿配方食品的抗癫痫效果。这些结果支持了越来越多的证据，即肠道微生物组对生酮饮食的抗癫痫效果有重要影响，可以通过针对肠道微生物组的饮食来塑造其结构和功能，从而提高治疗效果。
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