为了进一步理解这些联系,英国伦敦国王学院的流行病学家 Tim Spector 和营养学研究员 Sarah Berry 及他们的团队,对人体新陈代谢的另一个方面进行了研究:人体对饮食的反应——这一方向长期被忽视。 大多数关于葡萄糖或脂肪代谢的研究,都聚焦于长期不进食后这些化学物质的水平。通常情况下,医生会要求进行空腹血液测试,以评估一个人的代谢健康状况。 但大多数人一天吃两到三顿饭,中间夹杂着零食,每一口都会导致循环系统中的糖和脂肪出现短暂急剧上升。“如果我们将这些代谢物的血液水平映射到典型的饮食模式中,那么你会发现我们大部分时间都没有禁食。”Berry 说。 Berry 说,饮食、某些食物或营养物质产生的长期影响,是由它们对循环代谢物的短期影响造成的。 研究人员还发现,人类的基因与他们对食物的代谢反应只有微弱的相关性;相反,微生物组的组成与某些代谢物在饭后的变化,有着更密切的联系。 在后续研究中,研究团队确定了与不同食物的代谢反应有关的特定菌群。然后,研究团队开发了一个机器学习模型,根据包括菌群在内的几个因素,预测一个人对食物的反应5。 近 1100 名受试者在吃了一套特定的食物后,研究人员对他们的微生物组成、血糖水平和血脂水平进行了评估6。然后,受试者会收到一套针对健康转归的个性化饮食建议,如减肥或改善糖尿病患者的血糖水平。 研究人员仍在研究这种推荐的饮食改变是否也会改变肠道微生物。但迄今为止的数据表明,“不同的食物促进了菌群组成的变化,”Berry 说,“涌现出的数据越多,我们就越能看到这种共生关系:仅仅服用有益细菌是不够的,我们还需要确保给它们提供合适的食物。”
吃出健康
Gordon 和他的团队希望为严重营养不良的儿童找到合适的食物。他们用不同比例的香蕉、花生、鹰嘴豆和其他普通食物设计了饮食,在小鼠身上的测试结果表明,这些饮食似乎可支持“健康”的菌群。 在拥有营养不良菌群的小鼠身上,这种特殊的食物混合物有助于将这种营养不良菌群转化为与健康儿童相似的菌群。 研究人员给达卡营养不良的儿童喂食这种特殊的补充剂,为期三个月、每天两次,发现他们的健康状况得到了改善:孩子们的身高和体重都以与健康同龄人相似的模式增长,这在营养不良的标准治疗方法中是看不到的。 血液测试还显示,与目前的治疗方法相比,接受靶向菌群补充剂的儿童体内循环蛋白(与骨骼生长和大脑发育有关)水平更高1。Gordon 说:“这是一种营养物质,对微生物和宿主都有好处。我们必须同时考虑微生物和宿主的发育。” 在未来的研究中,该研究团队计划测试这种益处能维持多久,以及宿主和细菌代谢之间的联系机制。他们强调,这项工作并没有试图定义一个单一的“正常”菌群。相反,他们的目标是确定在个人情况下最有利于个人健康的菌群。 这项研究结果还可以帮助父母寻找优化儿童营养的方法,因为婴儿会从食用母乳或配方奶粉过渡到食用固体食品。Gordon 说:“如果我们能够将食物和推动人类成长的菌群的发育联系起来,我们就可以获得一个具有菌群信息的食物列表,以改善儿童健康。” 他和其他团队成员补充说,他们的方法还可以扩展到其他与菌群有关的疾病上。“我们在研究中试图强调的是,我们必须在很多方面改变我们对食物的看法。”华盛顿大学 Gordon 的博士生 Robert Chen 说,他是这项研究的共同作者。 Chen 补充道,上述食物混合物是一种有特定目的和特定目标的食品。“这样一来,”他说,“它更像是食品和药品之间的桥梁。” 参考文献:(滑动查看更多)1. R. Y. Chen et al., A microbiota-directed food intervention for undernourished children. N. Engl. J. Med. 384, 1517–1528 (2021).2. S. Subramanian et al., Persistent gut microbiota immaturity in malnourished Bangladeshi children. Nature 510, 417–421 (2014).3. H. C. Wastyk et al., Gut-microbiota-targeted diets modulate human immune status. Cell 184, 4137–4153.e14 (2021).4. A. Katsnelson, Core Concept: Prebiotics gain prominence but remain poorly defined. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 113, 14168–14169 (2016).5. S. E. Berry et al., Human postprandial responses to food and potential for precision nutrition. Nat. Med. 26, 964–973 (2020).6. F. Asnicar et al., Microbiome connections with host metabolism and habitual diet from 1,098 deeply phenotyped individuals. Nat. Med. 27, 321–332 (2021). 原文链接:https://www.pnas.org/content/118/50/e2120478118 作者|Jyoti Madhusoodanan编译|Jessica审校|617编辑|三木