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科研新知
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食物标签上的营养成分很重要,却不能带你了解挑食的肠道微生物群

我们选择食物有各种各样的原因,包括个人偏好、购买便利性、成本和健康等。但Cell Host & Microbe杂志上发表的一项新研究表明,除去这些因素以外,我们也应该考虑到肠道微生物的偏好。


肠道中的细菌,统称为微生物群或微生物群系,存活在我们所吃食物的纤维中和其他化学物质上。“纤维”是一个涵盖广泛的糖基分子(多糖)的总称。目前尚不清楚单株植物多糖是如何影响不同种类的有益肠道细菌的生长的。


虽然我们知道,食用大量不同植物性食物的人拥有更多样化、更健康的微生物群落,但我们对究竟哪种细菌更喜欢哪种食物却知之甚少。


肠道中的微生物多样性(图片来源:TL Furrer/Shutterstock)


为了弄清楚每种细菌喜欢的食物,研究者们在无菌条件下饲养了小鼠,并提供给它们20种不同的人类肠道细菌。在实验开始时,所有的小鼠都有一组相似的肠道微生物。然后,他们用美国常见的高脂肪、低纤维饮食喂养这些动物。此外,还给它们补充了34种由水果和蔬菜制成的纯化纤维制剂。


研究人员重点观察了这些动物的饮食是如何改变它们的肠道微生物群的。他们发现某些细菌更喜欢某些特定的纤维补充物,当他们最喜欢的食物出现时,这些细菌在肠道内的比例就会增加。例如,大量食用豌豆纤维的老鼠体内一种名为拟杆菌的细菌的比例要高得多。


但是食物纤维不仅仅是由一种化合物组成的。它们通常含有多种长链多糖,没有肠道细菌的帮助,我们无法分解它们。为了找出到底是哪种多糖分子增加了特定微生物的数量,研究人员增加了额外的实验以观察不同的细菌种类。拿拟杆菌来说,其丰度的增加是由一种叫做阿拉伯糖的豌豆纤维分子驱动的。


操纵肠道微生物群并不是那么简单


微生物群落是由数十亿个细菌组成的复杂群落。弄明白我们所吃的食物是如何影响我们的整个微生物群落而不仅仅是单个的细菌物种是很重要的。仅仅提供一种特定类型的纤维并不能确保特定的细菌就会吃掉它。如果两种相互竞争的细菌—一种有益,另一种可能有害,偏好同一种食物,你如何确保有益细菌可以食用到最大份额并茁壮成长呢?


拟杆菌喜欢豌豆纤维(图片来源:SherSor/Shutterstock)


为了了解哪些微生物会首先选择营养物质,研究人员设置了不同细菌种类之间的食物竞争。他们使用涂有荧光纤维分子的磁珠来观察细菌代谢的纤维类型,以及其他细菌的存在如何影响它们的选择。


正如我们所预料的那样,细菌会为了某些纤维而竞争。重要的是,研究人员发现这些细菌能适应环境的变化。一些物种能够转而选择不同的食物来源,而另一部分微生物仍然决定吃它们最喜欢的食物。


这对我们的微生物群落意味着什么?这表明,某些菌株更容易适应饮食的变化,这可能是建立一个有弹性的肠道群落的最佳选择。


还有很多需要探索


我们越来越清楚地认识到,我们的饮食对肠道微生物群的构成有着深远的影响,因此对营养和健康也有着巨大的影响。但是,在我们真正了解食物对我们现实生活中的微生物群的影响以及我们的肠道细菌如何影响我们的健康之前,我们还有很多工作要做。


到目前为止,研究结果显示,人们对同一种食物有着巨大而一致的差异。即使是同卵双生的双胞胎,他们的基因100%相同,大部分成长环境也相同,对同样的食物也会有非常不同的反应。


更令人惊讶的是,在我们的研究中,同卵双生的双胞胎与没有血缘关系的人相比,只共享了稍微多一点的微生物种类,这可能有助于解释营养反应的差异。通过这项研究,我们希望未来能够阐明我们所吃的食物、我们的微生物群、我们对食物的个人反应和我们的健康之间的复杂关系。


科学家们感兴趣的是找到一种方法来控制我们对食物的反应,并通过有意识地改变肠道内的生物来改善我们的健康。不同类型的纤维和细菌之间的联系表明,研究人员在细胞研究中发现的分子最终可能用于所谓的微生物定向食品,以增加肠道中特定有益细菌的数量,并增加微生物群落的多样性。


在他们的实验中测试的许多纤维补充剂是由水果和蔬菜的果皮制成的,这些果皮是制作汤和冰沙等产品时剩下的。这些产品可以提供可持续的、廉价的纤维,可以很容易地用于食品。但是,在我们开始以这种方式修补我们的肠道菌群之前,我们需要知道如何安全地做到这一点:即鼓励“好的”细菌并控制“坏的”细菌,为每个人创造健康的细菌平衡。


参考文献:

1. Gut microbes can be picky eaters – here's why it matters. https://phys.org/news/2019-10-gut-microbes-picky-eaters.html.

2. Abigail J. Johnson et al. Daily Sampling Reveals Personalized Diet-Microbiome Associations in Humans, Cell Host & Microbe (2019). DOI: 10.1016/j.chom.2019.05.005


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