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背景和目的:肠道菌群结构失衡在糖代谢异常包括2型糖尿病的发病机制中的作用被越来越多的研究证明。高温加工的高脂高热量食物是食源性晚期糖基化终末产物（Advanced glycation end products,AGEs）的主要来源。据估计,部分摄入的AGEs未被肠道吸收,可能被微生物群在肠腔内代谢,从而影响肠道微生物组成。大部分膳食纤维通过上消化道时不能被消化和吸收,而可以被结肠中的肠道菌群发酵,并促进有益菌的生长。因而,本研究旨在通过宏基因组学和代谢组学分析,为糖代谢异常人群通过减少食源性AGEs摄入或补充膳食纤维饮食是否改变肠道微生物组成和功能来达到降低糖尿病发病风险提供直接的证据以及全面的认识。方法:本研究通过在社区医院对具有糖尿病高危因素人群进行口服葡萄糖耐量试验和筛查问卷,陆续纳入符合入选标准和排除标准的60名糖代谢异常受试者（糖尿病前期49名,疑似糖尿病11名）。随机分为三组:低食源性AGEs（LAGEs）组、补充膳食纤维（Whole grains,W）组和常规宣教（Usual care,U）组,干预6个月。记录受试者一般资料、饮食问卷和体格检查结果,收集受试者的血液进行生化检验和非靶向代谢组学分析,粪便进行宏基因组学分析,并将血清代谢组学结果与肠道宏基因组学结果进行相关性分析。结果:1.临床结果:（1）经过6个月干预后,共有53名（LAGEs组17名、W组18名和U组18名）受试者完成随访。LAGEs组、W组和U组转归为糖代谢正常率分别为76.5%、61.1%和38.9%,差异具有统计学意义（P=0.025）;LAGEs组、W组和U组6个月进展为糖尿病率分别为5.9%、5.6%和11.1%,差异无统计学意义（P=0.780）。（2）三组受试者干预后,空腹血糖（FPG）均无显著改变,餐后2小时血糖（PBG）均显著下降（P＜0.05）。Hb A1c在LAGEs组干预后无显著变化,而在W组和U组干预后显著增加（P＜0.05）。W组与U组干预后相比,空腹胰岛素（Fins）和胰岛素抵抗指数（HOMA-IR）显著降低（P＜0.05）。LAGEs组和U组干预后,餐后胰岛素（Pins）显著降低（P＜0.05）,而W组下降不显著。（3）三组受试者干预后,总胆固醇（TC）、低密度脂蛋白（LDL）和高密度脂蛋白（HDL）均无统计学改变,而甘油三酯（TG）在LAGEs组干预后显著下降（P＜0.05）。三组受试者干预后,腰围、臀围、身体质量指数（BMI）、血压和体重均无统计学改变,但LAGEs组干预后体重下降5.8%。（4）三组间饮食指南依从性和能量摄入无显著差异。补充膳食纤维后常见不良反应有大便次数增多、腹胀、排气增多和食欲减退。2.血清非靶向代谢组学和肠道菌群宏基因组学分析（1）通过有监督的正交偏最小二乘判别分析（OPLS-DA）模型分析,三组样本干预前后在正负离子模式下均可以显著区分开,表明三种饮食干预均改变了糖代谢异常受试者的血清代谢物含量。（2）基于Bray Curtis距离来进行主坐标分析（PCo A）,LAGEs组干预前后的肠道微生物明显远离,而W组和U组干预前后肠道微生物未见明显分开。表明LAGEs饮食调节了糖代谢异常受试者肠道菌群结构,而W和U饮食肠道微生物多样性未见明显改变。通过宏基因组功能学注释提示,三种饮食干预后调节了肠道菌群的组成变化并引起功能的变化。如LAGEs饮食上调糖胺多糖降解和氨基酰基-t RNA生物合成等代谢通路,下调脂肪酸降解、酮体的合成与降解、甘油磷脂代谢等通路。W饮食上调核黄素代谢通路。U饮食下调C5支链二元酸代谢、泛醌和其他萜类-苯二酚的生物合成和脂肪酸降解等代谢通路。（3）LAGEs饮食上调血清L-抗坏血酸、抗坏血酸、丙氨基-异亮氨酸和丙氨酸-亮氨酸等6种代谢物含量,下调磷脂酰胆碱（PC）、溶血磷脂酰胆碱（LPC）、溶血磷脂酰乙醇胺（Lysope）、胆碱、血栓烷B2（TXB2）、环氧二十碳三烯酸、甘氨酸-缬氨酸、L-谷氨酸、L-天冬氨酸等33种代谢物含量。差异代谢物主要富集在丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢,维生素B6代谢,抗坏血酸和糖醛酸代谢和脂肪酸合成代谢等代谢通路上。与肠道菌群进行相关性分析表明,PC、LPC、Lysope、L-天冬氨酸和L-谷氨酸与阴沟肠杆菌（Enterobacter cloacae）、神户肠杆菌（Enterobacter kobe）、肺炎克雷伯菌（Klebsiella pneumoniae）、产气克雷伯氏菌（Klebsiella aerogene）和变栖克雷伯菌（Klebsiella variicola）等物种呈正相关。（4）W饮食上调血清丙氨酸-异亮氨酸、神经鞘磷脂、磷乙醇胺、4种PC、棕榈酰乙醇胺、次黄嘌呤和肌苷等27种代谢物含量,下调环氧二十碳三烯酸、TXB2、2种PC（4:0/18:5和18:2/20:4）、甘氨酸-缬氨酸、脂肪酸羟基脂肪酸和L-半胱氨酸等13种代谢物含量。差异代谢物主要富集在苯丙氨酸代谢、D-精氨酸和D-鸟氨酸代谢、精氨酸与脯氨酸代谢和嘌呤代谢等代谢通路上。与肠道菌群进行相关性分析表明,TXB2、PC（4:0/18:5）、脂肪酸羟基脂肪酸和2-羟基戊二酸与变栖克雷伯菌和类肺炎克雷伯菌（Klebsiella quasipneumoniae）等物种呈正相关。结论:1、减少食源性AGEs摄入、补充膳食纤维或常规宣教均可以在不同程度上降低PBG和Pins。然而,减少食源性AGEs摄入在转归糖代谢正常率和降低TG方面更有优势,而补充膳食纤维在改善胰岛素抵抗方面更有优势。2、减少食源性AGEs摄入可以提高糖代谢异常受试者肠道菌群的多样性和降低血清中PC、LPC、Lysope、L-天冬氨酸和L-谷氨酸等代谢物含量,并通过下调阴沟肠杆菌、神户肠杆菌、肺炎克雷伯菌、产气克雷伯氏菌和变栖克雷伯菌等菌群相对丰度,来参与甘油磷脂代谢和氨基酸代谢等通路,从而调节人体糖脂代谢。3、补充膳食纤维饮食未明显改变糖代谢异常受试者肠道菌群的多样性,但降低了血清中TXB2、PC（4:0/18:5）、脂肪酸羟基脂肪酸和2-羟基戊二酸等代谢物含量,并通过下调变栖克雷伯菌和类肺炎克雷伯菌等菌群相对丰度,来参与甘油磷脂代谢等代谢通路,从而调节人体糖脂代谢。