食物即良药：饮食如何塑造肠道微生物组健康

在发表于《自然》杂志的新研究中，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。这些小鼠也更容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（富含来自水果、蔬菜和全谷物的植物纤维）的小鼠，能够在抗生素治疗后迅速恢复健康且有韧性的肠道微生物组。

“我们真的很惊讶，西式饮食小鼠与健康饮食小鼠的恢复过程差异如此显著，”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·肯尼迪说。

森林火灾后的重建

抗生素对肠道微生物组可能产生毁灭性影响。虽然抗生素通常用于治疗特定病原体引起的感染，但它们是不加区分的，可能消灭整个细菌群落，既包括致病的有害菌，也包括帮助我们保持健康的、有益的共生菌。

该研究的资深作者之一、芝加哥大学Martin Boyer医学教授、医学博士尤金·B·张（Eugene B. Chang）也是肯尼迪的博士生导师之一，他将此比作一场森林火灾——这意味着在重建肠道细菌群落时，自然生态规则同样适用。这个类比很贴切，因为肯尼迪的另一位导师乔伊·伯格森（Joy Bergelson）博士（前芝加哥大学教授）研究植物如何与微生物相互作用并共同进化。伯格森是该研究的另一位资深作者，现任纽约大学生物学Silver教授和西蒙斯基金会生命科学执行副主席。

“哺乳动物的肠道微生物组就像一片森林，当你破坏它时，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，”张教授说。“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，最终只有少数物种垄断了这些资源，并未为恢复所需的其他生物创造条件。”

不幸的是，在美国，抗生素的过度使用和西式饮食很常见。这促使肯尼迪和张教授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）或常规鼠粮（RC）的小鼠开始，后者含有多种植物纤维来源且脂肪含量低。然后两组小鼠均接受抗生素治疗。之后，一部分小鼠继续相同饮食，一部分则转换到另一种饮食。

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，它可以通过将健康动物粪便中的微生物转移到另一个动物体内，从而恢复肠道的健康平衡。

当研究人员分析这些不同测试组中微生物的组成时，他们发现只有在抗生素治疗前后采用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，为微生物重建健康生态系统奠定了基础。

然而，FMT对接受抗生素治疗后采用WD饮食的小鼠的恢复影响微乎其微。这些小鼠也容易受到常见肠道病原体沙门氏菌的感染。

“通过FMT将何种微生物引入群落似乎并不重要，即使它在所有可能的方面都与理想的移植相匹配，”肯尼迪说。“如果小鼠采用错误的饮食，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

肯尼迪和张教授表示，这表明饮食如何为多样化、强健且有韧性的肠道微生物组构建关键基础。除了促进整体健康外，一个潜在的临床应用是利用饮食来治疗癌症治疗或器官移植后患者的感染。这些患者通常使用强效抗生素和免疫抑制剂，可能导致多重耐药细菌感染。增加更多抗生素只会使情况恶化。相反，张教授说：“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，并防止出现更多多重耐药微生物。”

尽管这项研究提供了饮食如何改变肠道微生物组的新细节，但它也重申了父母自古以来一直告诉孩子的相同信息：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，不能指望每个人都为了健康而一夜之间成为素食者。

肯尼迪建议，人们可以在即将进行手术并知道会使用抗生素时，考虑在饮食中添加更多健康食品。张教授也在研究他称之为“鱼与熊掌兼得”的方法，即人们即使不彻底改变饮食，也可以通过服用定制补充剂来增强肠道健康。

“我已成为一个相信食物可以具有药用价值的人，”张教授说。“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影响了肠道微生物组的哪些种群和功能。”

这项题为“在驱动小鼠微生物组恢复方面，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、美国能源所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。