一、随着我国社会和经济的快速发展,人民生活水平得到了显著提高,肥胖人群日益增多,迫切需要研究并提出有效的干预和防控方案。本实验室在前期研究人体饥饿与摄食原因的过程中发现,在食用了人体不能吸收、而肠道菌群可以利用的益生元后,人体的饥饿感减弱甚至消失,在此基础上提出了“饥饿源于菌群”的科学假说以及相应的“柔性辟谷”技术方案。本研究通过招募志愿者,系统比较柔性辟谷前后的生理生化指标与主观测试,评价柔性辟谷技术是否能作为一种安全有效的减肥手段。在为期7天的柔性辟谷过程中,志愿者以柔性辟谷固体饮料代餐,并根据主观需求适量饮水,和必要情况下补充少量水果或蔬菜,并在柔性辟谷测试前后分别进行血液生化指标的检查与记录,每天记录身体的状况,包括体重腰围、血压、心率等。结果发现,经过7天柔性辟谷,所有志愿者在柔性辟谷测试过程中,身体状况良好,体重均出现预期下降,总体上精神状况良好、胃肠无不适反应、睡眠质量高、无显著疲劳反应,心率和血压未见显著改变,肝肾功能指标在测试前后差异不显著。这些结果提示柔性辟谷技术是一种通过改善肠道菌群而实现生理性减重的方法,从而对于有效控制体重、减少由于肥胖而带来的诸多慢性病的解决,提供了有价值的参考方案。目前,已经有部分医院基于柔性辟谷技术开设了减重门诊,体现了该研究作为转化医学成功应用于临床实践的重要应用。二、氢气是一种最小的分子,近年来研究发现,氢分子具有明确的生理效应,可以改善肠道微环境,理论上可以提升柔性辟谷的效果。目前对于氢气的研究主要集中于其功效,而对于使用方法,相对研究较少。本研究系统研究了氢棒产氢及挥发氢气的动力学特征,对于进一步促进氢分子医学的临床应用及其健康促进工作具有重要意义。首先将7根未开封的氢棒,置于装满蒸馏水的塑料瓶中,浸泡6小时,测量其含氢量,重复步骤10次,以确定其是产氢的稳定性及损耗程度。结果显示,第一次产氢的量平均值(0.75±0.11ppm)远远高于接下来九次的产氢量,而第二次的产氢量(0.24±0.02ppm)和第十次(0.22±0.03ppm)只相差了0.02ppm。由此可见,本研究所使用的氢棒的稳定性及损耗程度可以满足实验的要求。接下来进行氢棒产氢的动力学分析,将5根氢棒放入5瓶装满蒸馏水的塑料瓶中,分别置于20、40、60℃的水浴锅中,并分别进行2、4、6、8、10个小时的浸泡制氢,在各个时间点进行含氢量和氧化还原电位的测定,结果显示,在温度一定的情况下,富氢水中含氢量随着时间的增加而升高,氧化还原电位随时间增加而降低。分析完氢棒产氢的动力学后,进行氢气挥发的动力学分析,将制备好的富氢水分成两组,分别是有棒组与无棒组,有棒组在开盖后不把氢棒取出,无棒组则在开盖后把氢棒取出,在开盖后的0min、10min、30min、1h、2h、5h、12h、24h、30h、48h、72h进行含氢量的测定,两组均不关盖,并在25℃水浴锅中恒温保持。结果发现有棒组的富氢水在下降到0.50ppm左右便开始保持了恒定的含氢量,而无棒组在72小时时,含氢量已降低至0ppm。接着利用斑马鱼急性百草枯中毒来观察富氢水的消炎抗氧化作用,结果显示富氢水干预的斑马鱼反而死亡时间更短,分析可能原因为富氢水中含氧量较低。通过检测三种不同富氢水及其对照水或原料水中的含氧量发现富氢水中的含氧量比其对照水或原料水低(P<0.01,P<0.01,P<0.01)。再通过氢棒来研究富氢水中含氧量的动力学分析,方法同氢棒产氢动力学分析,结果显示,总体上当温度一定情况下,含氧量随着时间的增加而降低。三、肥胖等慢病患者的肠道菌群紊乱,内毒素入血,诱发了机体的炎症反应,促使抗菌肽Hepcidin的上调表达,而Hepcidin具有另一重身份:铁调控蛋白,它参与了机体的炎症反应,同时也参与机体的铁代谢,这两者之间可能存在内在联系,其联系的交汇点可能集中于低氧及炎症。本研究拟探讨不同方式运动对于Hepcidin表达的影响,同时比较分析与之有密切关系的铁代谢相关指标、低氧应答因子、炎性因子及抗菌活性相关指标的变化趋势。进一步确证Hepcidin自身所具备的双重生物学活性的可能内在联系。结果显示在4000m海拔高度低氧刺激未能诱发机体较为强烈的炎性反应,而在8000m海拔高度的重度低氧可通过上调HIF-1α水平,刺激并上调Hepcidin表达,充分发挥其所具备的铁代谢负调节因子作用,使机体铁代谢产生严重障碍,导致机体贫血,同时伴有炎症反应显著加剧。综上所述,本研究针对目前困扰我国的肥胖问题入手,在实验室前期研究针对肥胖起源新思路的启发下,通过与医院合作进行研究,确认采用柔性辟谷技术可用于生理性减重,为有效解决我国肥胖问题提供了重要方案。在此基础上,鉴于国内外研究发现肥胖与肠道菌群异常导致的人体炎症反应密切相关,因此,我们一方面研究了具有良好抗氧化、具有消炎效果的富氢水产生氢气和氢气挥发的动力学特征,为进一步优化富氢水用于健康改善提供了参考依据,另一方面研究了与炎症反应密切相关的铁调素Hepcidin在低氧和运动条件下的表达特征,为后续通过控制炎症反应、协助改善机体健康水平奠定了重要基础。