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醫學科普：挑食的腸道菌群
醫學科普：挑食的腸道菌群
圖片來源：techexplorist
我們選擇食物，可能由於各種各樣的原因，包括個人喜好、獲得途徑、價格和是否有益健康。但在《細胞》上發表的一項新研究表明，我們還應該考慮體內腸道微生物的偏好。
人腸道中的細菌，統稱為腸道微生物群，以食物中的纖維和其他化合物為生。“纖維”是由糖基構成的分子（多糖）的總稱，但目前我們還不清楚這些植物多糖如何影響各種腸道益生菌的生長。
雖然我們知道，食用大量不同植物性食物的人擁有更多樣化、更健康的腸道菌群，但我們對哪種細菌更喜歡哪種食物知之甚少。
為了找出每種細菌偏好的食物，研究者們在無菌條件下飼養小鼠，並給它們引入了20種不同的人類腸道細菌。在試驗開始時，所有的小鼠都有一組相似的腸道菌群。隨後他們用通常的高脂肪、低纖維飲食喂養這些小鼠。此外，他們還給小鼠提供了34種由水果和蔬菜製成的純纖維製劑。
研究人員發現了飲食如何改變小鼠的腸道菌群。不同的細菌偏好不同的纖維補充劑，當它們最喜歡的食物出現時，這些細菌在腸道菌群中的占比就會增加。例如，在試驗結束時，大量食用豌豆纖維的小鼠體內一種名為多形擬杆菌（Bacteroides thetaiotaomicron）的占比要顯著高於其他細菌。
但是纖維並不是一種單一的化合物，通常包含多種長鏈多糖，而這些腸道細菌能對它們進行降解。為了找出是哪種多糖分子導致特定微生物數量的增加，研究人員對多種細菌開展了實驗。例如，多形擬杆菌數量的增加是由豌豆纖維分子中的阿拉伯糖引起的。
多形擬杆菌。圖片來源：Kathryn Cross & Nikki Horn, Institute of Food Research
由於，腸道菌群是由數十億個細菌組成的複雜群落。因此，我們有必要了解自己吃下去的食物是如何影響整個腸道菌群，而不僅僅是單個菌種。同時，隻提供一種特定類型的纖維，也並不能保證特定的細菌就能吃掉它。另外，如果兩種存在競爭的細菌（一種是有益菌，另一種可能是有害菌）偏愛同一種食物，又如何確保有益菌獲得更多的食物並更快繁殖呢？
為了了解哪些微生物會優先選擇營養物質，研究人員讓不同種類的細菌進行食物競爭。另外，他們使用帶有熒光標記的人造食物顆粒來喂養小鼠，以觀察小鼠腸道內細菌代謝的纖維類型，以及是否會相互影響。
正如他們所預料的，當有提供給細菌的食物有限時，細菌間會為了某些特定的纖維而競爭。而更重要的是，研究人員發現一些細菌能適應環境的變化，當偏愛同種纖維的多種細菌同時存在時，有一些會轉而選擇其他的食物。
這意味著什麽呢？這表明，腸道中某些細菌更容易適應飲食的變化，這可能有助於建立一個適應能力更強的腸道菌群。
我們越來越清楚地認識到，飲食對腸道微生物組成的長遠影響，會進而對機體的營養和健康產生巨大的影響。但距離真正了解食物對腸道細菌的影響以及腸道細菌如何影響人體的健康，還需要進行很多研究工作。
文章的作者和來自倫敦國王學院、麻省總醫院、斯坦福大學等的研究人員合作，進行了全球最大的腸道菌群研究(PREDICT)，調查不同人及他們的腸道菌群對不同食物的反應。目前已有的結果顯示，不同個體對同一種食物會表現出巨大的差異。即使基因組完全相同和成長環境大部分相同的同卵雙胞胎，對同樣的食物也會有非常不同的反應。
更令人驚訝的是，相較於沒有血緣關係的人，同卵雙胞胎的腸道菌群種類相似性隻會稍高一點，這可能解釋了同卵雙胞胎在營養反應上的差異。到研究結束時，科學家們希望通過合作，能夠闡明食物與腸道菌群、機體對食物的反應以及和健康之間的複雜關係。
科學家們希望找到一些方法，可以通過改變腸道菌群組成，來控製身體對食物的反應，進而促進人體的健康。而這項發表於《細胞》的研究顯示的不同類型纖維和細菌之間的關係，最終可能用於生產定向改造微生物的食品，以增加腸道中特定有益細菌的數量，並豐富腸道微生物的多樣性。
在小鼠試驗中，許多用於測試的纖維補充劑是由水果和蔬菜的表皮製成的，而這些果蔬皮是做菜和果汁時剩下殘渣。這些產品很容易地放入食品中，用來提供可持續的、廉價的纖維。但在我們開始以這種方式調整的腸道菌群之前，需要知道如何安全地鼓勵“好”細菌，並控製“壞”細菌，從而構建出何時正確平衡的腸道菌群。
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人腸道中的細菌，統稱為腸道微生物群，以食物中的纖維和其他化合物為生。“纖維”是由糖基構成的分子（多糖）的總稱，但目前我們還不清楚這些植物多糖如何影響各種腸道益生菌的生長。
雖然我們知道，食用大量不同植物性食物的人擁有更多樣化、更健康的腸道菌群，但我們對哪種細菌更喜歡哪種食物知之甚少。
為了找出每種細菌偏好的食物，研究者們在無菌條件下飼養小鼠，並給它們引入了20種不同的人類腸道細菌。在試驗開始時，所有的小鼠都有一組相似的腸道菌群。隨後他們用通常的高脂肪、低纖維飲食喂養這些小鼠。此外，他們還給小鼠提供了34種由水果和蔬菜製成的純纖維製劑。
研究人員發現了飲食如何改變小鼠的腸道菌群。不同的細菌偏好不同的纖維補充劑，當它們最喜歡的食物出現時，這些細菌在腸道菌群中的占比就會增加。例如，在試驗結束時，大量食用豌豆纖維的小鼠體內一種名為多形擬杆菌（Bacteroides thetaiotaomicron）的占比要顯著高於其他細菌。
但是纖維並不是一種單一的化合物，通常包含多種長鏈多糖，而這些腸道細菌能對它們進行降解。為了找出是哪種多糖分子導致特定微生物數量的增加，研究人員對多種細菌開展了實驗。例如，多形擬杆菌數量的增加是由豌豆纖維分子中的阿拉伯糖引起的。
由於，腸道菌群是由數十億個細菌組成的複雜群落。因此，我們有必要了解自己吃下去的食物是如何影響整個腸道菌群，而不僅僅是單個菌種。同時，隻提供一種特定類型的纖維，也並不能保證特定的細菌就能吃掉它。另外，如果兩種存在競爭的細菌（一種是有益菌，另一種可能是有害菌）偏愛同一種食物，又如何確保有益菌獲得更多的食物並更快繁殖呢？
為了了解哪些微生物會優先選擇營養物質，研究人員讓不同種類的細菌進行食物競爭。另外，他們使用帶有熒光標記的人造食物顆粒來喂養小鼠，以觀察小鼠腸道內細菌代謝的纖維類型，以及是否會相互影響。
正如他們所預料的，當有提供給細菌的食物有限時，細菌間會為了某些特定的纖維而競爭。而更重要的是，研究人員發現一些細菌能適應環境的變化，當偏愛同種纖維的多種細菌同時存在時，有一些會轉而選擇其他的食物。
這意味著什麽呢？這表明，腸道中某些細菌更容易適應飲食的變化，這可能有助於建立一個適應能力更強的腸道菌群。
我們越來越清楚地認識到，飲食對腸道微生物組成的長遠影響，會進而對機體的營養和健康產生巨大的影響。但距離真正了解食物對腸道細菌的影響以及腸道細菌如何影響人體的健康，還需要進行很多研究工作。
文章的作者和來自倫敦國王學院、麻省總醫院、斯坦福大學等的研究人員合作，進行了全球最大的腸道菌群研究(PREDICT)，調查不同人及他們的腸道菌群對不同食物的反應。目前已有的結果顯示，不同個體對同一種食物會表現出巨大的差異。即使基因組完全相同和成長環境大部分相同的同卵雙胞胎，對同樣的食物也會有非常不同的反應。
更令人驚訝的是，相較於沒有血緣關係的人，同卵雙胞胎的腸道菌群種類相似性隻會稍高一點，這可能解釋了同卵雙胞胎在營養反應上的差異。到研究結束時，科學家們希望通過合作，能夠闡明食物與腸道菌群、機體對食物的反應以及和健康之間的複雜關係。
科學家們希望找到一些方法，可以通過改變腸道菌群組成，來控製身體對食物的反應，進而促進人體的健康。而這項發表於《細胞》的研究顯示的不同類型纖維和細菌之間的關係，最終可能用於生產定向改造微生物的食品，以增加腸道中特定有益細菌的數量，並豐富腸道微生物的多樣性。
在小鼠試驗中，許多用於測試的纖維補充劑是由水果和蔬菜的表皮製成的，而這些果蔬皮是做菜和果汁時剩下殘渣。這些產品很容易地放入食品中，用來提供可持續的、廉價的纖維。但在我們開始以這種方式調整的腸道菌群之前，需要知道如何安全地鼓勵“好”細菌，並控製“壞”細菌，從而構建出何時正確平衡的腸道菌群。
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