食物即药物：饮食如何塑造肠道微生物组健康

在发表于《自然》期刊的新研究中，芝加哥大学的研究人员展示了喂食西式饮食的小鼠在抗生素治疗后无法重建“健康”、多样化的肠道微生物组。这些小鼠也更易受到沙门氏菌等病原体的感染。然而，喂食大致模仿地中海饮食（富含水果、蔬菜和全谷物中的植物纤维）的小鼠，在抗生素治疗后能够迅速恢复健康且有韧性的肠道微生物组。

该研究的第一作者、芝加哥大学医学科学家培训项目的学生梅根·肯尼迪表示：“我们非常惊讶地发现，采用西式饮食的小鼠与采用更健康饮食的小鼠相比，其恢复过程存在巨大差异。”

森林火灾后的重建

抗生素会对肠道微生物组产生破坏性影响。虽然抗生素通常用于治疗特定病原体引起的感染，但它们的作用是非选择性的，可能清除整个细菌群落，既包括导致疾病的有害细菌，也包括帮助我们保持健康的良好共生细菌。

该研究的资深作者之一、芝加哥大学马丁·博耶医学教授、医学博士尤金·B·张（Eugene B. Chang）将这种情况比作森林火灾——这意味着在重建肠道细菌群落时，自然的生态规则适用。这个类比很贴切，因为肯尼迪的另一位导师、该研究的另一位资深作者乔伊·伯格森（Joy Bergelson）博士（芝加哥大学前教员）研究植物如何与微生物相互作用并共同进化。伯格森现任纽约大学生物学西尔弗讲席教授及西蒙斯基金会生命科学执行副总裁。

张博士表示：“哺乳动物的肠道微生物组就像一片森林，当你破坏它后，必须按照特定顺序发生一系列事件才能使其恢复到以前的健康状态。当你采用西式饮食时，这种情况不会发生，因为它无法在正确的时间为正确的微生物提供恢复所需的营养。相反，最终只有少数几种微生物垄断了这些资源，并且未能为恢复所需的其他生物创造有利条件。”

不幸的是，在美国，抗生素的过度使用和西式饮食都很普遍。这促使肯尼迪和张博士探索这种破坏微生物组的做法组合如何影响肠道健康。

他们从喂食模仿典型西式饮食（WD）或含多种植物纤维来源且低脂的常规鼠粮（RC）的小鼠开始。两组小鼠随后都接受了抗生素处理。之后，部分小鼠继续原饮食，部分则切换至另一种饮食。

研究人员还在抗生素治疗后通过粪便微生物移植（FMT）将微生物重新引入小鼠体内。使用FMT的基本原理是，通过将健康动物粪便中的微生物转移到另一个动物体内，可以恢复肠道内的健康平衡。

当研究人员分析这些不同实验组中微生物的组成时，他们发现只有在抗生素处理前后都采用RC饮食的小鼠能够恢复到健康的微生物平衡状态。阿贡国家实验室的计算生物学家克里斯托弗·亨利（Christopher Henry）博士及其团队的进一步分析表明，这种饮食促进了代谢物网络的形成，为微生物重建健康的生态系统奠定了基础。

然而，FMT对在抗生素处理后采用WD饮食的小鼠的恢复影响微乎其微。这些小鼠还容易受到常见肠道病原体沙门氏菌的感染。

肯尼迪说：“似乎通过FMT输入群落的微生物种类并不重要，即使它在所有方面都尽可能匹配理想的移植。如果小鼠的饮食不当，微生物就无法定植，群落无法多样化，也就无法恢复。”

再次强调：吃你的水果和蔬菜

肯尼迪和张博士表示，这说明了饮食如何为多样化、强健且有韧性的肠道微生物组奠定关键基础。除了促进整体健康外，一个潜在的临床应用是在癌症治疗或器官移植后的患者中利用饮食来治疗感染。这些患者通常需要使用强效抗生素和免疫抑制剂，这可能导致多重耐药细菌感染。使用更多抗生素只会使情况恶化。张博士说：“也许我们可以利用饮食来重建在这些疗法下被抑制的共生微生物。我们可以更快地恢复健康的微生物组，并防止更多多重耐药微生物的出现。”

尽管这项研究提供了关于饮食如何改变肠道微生物组的新细节，但它也重申了自古以来父母就一直在告诉孩子们的信息：吃你的水果和蔬菜，它们对你有益。但两位研究人员也认识到，不能期望每个人都为了健康而一夜之间变成素食者。

肯尼迪建议，当人们知道即将进行手术并需要服用抗生素时，可以考虑在饮食中添加更多健康食品。张博士也在研究他称之为“鱼与熊掌兼得”的方法，即人们可以服用定制补充剂来增强肠道健康，即使不彻底改变饮食。

张博士说：“我已经相信食物可以具有药用价值。事实上，我认为食物可以具有处方性，因为我们最终能够确定哪些食物成分会影响肠道微生物组的哪些种群和功能。”

这项题为“在小鼠微生物组恢复中，饮食优于微生物移植”的研究得到了美国国立卫生研究院、芝加哥胃肠研究基金会、西蒙斯基金会、美国能源部以及由香港创新科技署资助的香港中文大学合作者的支持。