尋找適合你的健康飲食方式

谷禾健康

飲食在塑造腸道微生物群的組成、功能和多樣性方面起著關(guān)鍵作用，各種飲食對(duì)腸道內(nèi)微生物群落的穩(wěn)定性、功能性和多樣性有著深遠(yuǎn)的影響。了解不同飲食對(duì)微生物群的深遠(yuǎn)影響至關(guān)重要，改善代謝和腸道健康，預(yù)防和減緩由飲食不當(dāng)引起的特定飲食相關(guān)疾病的發(fā)生。

在生命早期，分娩方式、喂養(yǎng)、飲食和環(huán)境等因素會(huì)塑造腸道微生物群。在成年期，雖然微生物群趨于相對(duì)穩(wěn)定，但外界因素，尤其是飲食，會(huì)大大影響其組成和功能。營養(yǎng)素、微生物群和免疫系統(tǒng)之間的這種復(fù)雜相互作用是維持體內(nèi)平衡和防御外部病原體的重要調(diào)節(jié)機(jī)制。

精準(zhǔn)營養(yǎng)承認(rèn)每個(gè)人對(duì)飲食的代謝反應(yīng)會(huì)有所不同，因此針對(duì)人群健康的廣泛飲食指南在個(gè)人層面上并不理想。一些大規(guī)模研究已開始將微生物組概念納入精準(zhǔn)營養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)納入腸道微生物組組成的預(yù)測模型遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于僅基于宿主、飲食和身體活動(dòng)因素的預(yù)測模型。

比如從控制體重來說，我們常常關(guān)注卡路里的攝入與消耗，卻可能忽略了腸道菌群層面的理解。不同人群可以選擇不同的方式，高纖維飲食可以促進(jìn)產(chǎn)生短鏈脂肪酸的腸道細(xì)菌的生長，這些短鏈脂肪酸不僅有助于維持腸道健康，還可能通過調(diào)節(jié)食欲和能量代謝等方式來幫助控制體重。

鑒于測序和機(jī)器學(xué)習(xí)等方面技術(shù)的最新進(jìn)展，極大地提高了人們對(duì)飲食及其對(duì)微生物群影響的理解。在此基礎(chǔ)上，本文討論了常見整個(gè)飲食方式（如地中海飲食、高纖維飲食、植物性飲食、高蛋白飲食、生酮飲食、西方飲食、間歇性禁食、熱量限制飲食等）影響腸道微生物群的機(jī)制，還包括生命早期和成年期腸道微生物群相關(guān)的飲食相關(guān)慢性疾病，臨床實(shí)踐中用于緩解或預(yù)防疾病進(jìn)展的特定飲食等。

微生物組研究成果的迅速擴(kuò)展使多種長期營養(yǎng)原則變得復(fù)雜，同時(shí)也為干預(yù)提供了新的機(jī)會(huì)。更深入地了解飲食、宿主和微生物之間的因果關(guān)系，可以為開發(fā)精準(zhǔn)營養(yǎng)和基于微生物組的療法提供新的視角。

01
膳食常量營養(yǎng)素組成及其對(duì)腸道菌群的影響

飲食對(duì)腸道微生物群的組成和功能有相當(dāng)大的有益或負(fù)面影響。

下圖是常見飲食方式對(duì)腸道菌群的影響，這在后面我們會(huì)詳細(xì)展開闡述。

全膳食的常量營養(yǎng)素組成及其對(duì)腸道菌群的影響

doi.org/10.1038/s41579-024-01068-4

地中海飲食與糞桿菌屬的增加有關(guān)，與短鏈脂肪酸和抗炎分子的產(chǎn)生有關(guān)。高纖維飲食與豐富的普氏菌和糞桿菌屬物種有關(guān)，它們與豐富的 SCFA 產(chǎn)生以及結(jié)腸轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)間的減少有關(guān)。植物性飲食與普氏菌和阿克曼氏菌屬物種的豐富度增加以及多酚和 SCFA 產(chǎn)生的豐富有關(guān)。高蛋白飲食與豐富的擬桿菌和梭桿菌屬物種有關(guān)，并具有更高的支鏈脂肪酸 (BCFA)、吲哚和短肽產(chǎn)量。生酮飲食與厚壁菌門和放線菌屬物種減少有關(guān)，并表現(xiàn)出高酮水平。西方飲食與Blautia、擬桿菌屬和瘤胃球菌屬的豐富度增加有關(guān)，這反過來又與代謝紊亂和慢性炎癥風(fēng)險(xiǎn)增加有關(guān)。

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膳食纖維

當(dāng)膳食纖維到達(dá)腸道時(shí)，會(huì)經(jīng)過腸道微生物群的發(fā)酵，產(chǎn)生如乙酸鹽、丙酸鹽和丁酸鹽等短鏈脂肪酸（SCFA）。這些短鏈脂肪酸隨后進(jìn)入門脈循環(huán)，對(duì)宿主健康產(chǎn)生一系列積極影響。

激活GPCRs

短鏈脂肪酸激活G蛋白偶聯(lián)受體GPCRs 41和43，這是它們發(fā)揮作用的初步機(jī)制。

觸發(fā)腸道激素分泌

激活的受體進(jìn)一步觸發(fā)胰高血糖素樣肽（GLP）和肽YY（PYY）等腸道激素的分泌。

注：GLP1和PYY在調(diào)節(jié)食欲、減緩胃排空和促進(jìn)飽腹感方面起著關(guān)鍵作用。

增強(qiáng)腸道屏障功能

SCFAs通過增加粘液分泌和降低腸腔pH值來增強(qiáng)腸道屏障功能，保護(hù)腸道內(nèi)壁，防止有害病原體進(jìn)入血液。

抗炎與免疫調(diào)節(jié)作用

SCFAs具有抗炎和免疫調(diào)節(jié)作用，有助于維持整體腸道健康，并降低胃腸道疾病的風(fēng)險(xiǎn)。

腸道微生物群對(duì)纖維的分解及其對(duì)屏障功能和免疫力的影響

doi.org/10.1038/s41579-024-01068-4

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蛋白質(zhì)

在腸道中，膳食蛋白質(zhì)經(jīng)過腸道微生物群的代謝，這與擬桿菌屬的增加有關(guān)。這導(dǎo)致產(chǎn)生各種代謝產(chǎn)物，包括短鏈脂肪酸、支鏈脂肪酸（BCFAs）和吲哚。

支鏈脂肪酸可以激活 GPCR41 和 GPCR43，從而觸發(fā) GLP1 和 PYY 等腸道激素的分泌。此外，BCFAs 可以增加粘液分泌并降低腔內(nèi) pH 值，從而增強(qiáng)腸道屏障功能并保護(hù)腸道內(nèi)壁。

腸道微生物群對(duì)蛋白質(zhì)的代謝以及SCFA和吲哚對(duì)人類健康的后續(xù)影響

doi.org/10.1038/s41579-024-01068-4

SCFAs、BCFAs、GLP1 和 PYY 等腸道激素、粘液分泌和腔內(nèi) pH 對(duì)人體健康的影響，包括改善胃腸功能、調(diào)節(jié)食欲、減少炎癥、改善胰島素敏感性和脂肪酸氧化，從而促進(jìn)整體腸道健康。

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多不飽和脂肪酸

當(dāng)膳食PUFAs到達(dá)腸道時(shí)，它們會(huì)被腸道微生物群代謝。這一過程增加了特定細(xì)菌的豐度，如雙歧桿菌屬和產(chǎn)丁酸菌。因此，產(chǎn)生了各種代謝產(chǎn)物，如短鏈脂肪酸，例如丁酸鹽。

PUFAs可以減少促炎的腸桿菌屬（Enterobacterium）的豐度，從而減少炎癥并改善腸道屏障功能。這可能導(dǎo)致內(nèi)毒素和IL-17的產(chǎn)生減少，進(jìn)而減少炎癥并改善對(duì)人類健康的影響。由PUFA代謝產(chǎn)生的未代謝SCFAs進(jìn)入系統(tǒng)循環(huán)，在其中發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用。它們可以通過改善胰島素敏感性、減少炎癥和改善腸道滲漏癥內(nèi)毒素血癥來增強(qiáng)抵抗肥胖的能力。

doi.org/10.1038/s41579-024-01068-4

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多酚

多酚類物質(zhì)被腸道細(xì)菌代謝，因此被分解成生物活性微生物代謝產(chǎn)物。多酚已被證明可以增加腸道腔中有益細(xì)菌的豐度，如雙歧桿菌、Akkermansia、乳酸桿菌屬。這些細(xì)菌在維持腸道屏障功能、調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)、促進(jìn)腸道穩(wěn)態(tài)和抑制病原菌生長方面起著至關(guān)重要的作用。

此外，多酚在腸道內(nèi)表現(xiàn)出顯著的抗炎和抗氧化作用。多酚代謝的副產(chǎn)物，缺乏酚類的代謝產(chǎn)物，在系統(tǒng)循環(huán)中被吸收，在那里它們發(fā)揮顯著的免疫調(diào)節(jié)作用。例如，這些代謝產(chǎn)物已被證明可以通過減少炎癥和氧化應(yīng)激，以及改善內(nèi)皮功能，從而改善肺部、大腦和心臟功能，增加周圍血流。

doi.org/10.1038/s41579-024-01068-4

02
腸道微生物組對(duì)宿主能量代謝的影響

腸道微生物組的差異性影響

不同腸道微生物群對(duì)宿主能量狀態(tài)的貢獻(xiàn)存在差異，與肥胖相關(guān)的腸道微生物組特征可能會(huì)加劇宿主的表型。

遺傳性肥胖小鼠及其瘦弱的同窩小鼠在腸道微生物組成上存在差異，從ob/ob供體獲得的腸道微生物群受體增加的體脂，比從遺傳性瘦弱供體獲得的微生物群受體多。

將適應(yīng)高脂高糖（HFHS）飲食的小鼠腸道微生物群與適應(yīng)低脂高植物多糖飲食的小鼠腸道微生物群進(jìn)行移植，一致地增強(qiáng)了接受控制飼料的無菌受體小鼠的脂肪積累。

這些研究表明，無論是由遺傳還是飲食驅(qū)動(dòng)的肥胖表型，都可以通過腸道微生物群傳播。

腸道微生物組與營養(yǎng)不良

患有夸希奧科病（kwashiorkor）的兒童的腸道微生物群表現(xiàn)出發(fā)育不良的特征，并通過在無菌小鼠中定植后與健康對(duì)照相比，損害了營養(yǎng)吸收，從而在因果上對(duì)營養(yǎng)不良有所貢獻(xiàn)。

腸道微生物群的變化也已被證明有助于極低熱量飲食（VLCDs）和Roux-en-Y胃旁路手術(shù)后的快速減重。

例如，對(duì)超重或肥胖的絕經(jīng)后婦女進(jìn)行每天800千卡的極低熱量飲食，導(dǎo)致腸道微生物群的變化和改善的代謝表型，如體重減輕和減少的脂肪量，這些變化可以在接受了節(jié)食前后腸道微生物群的無菌小鼠受體中重現(xiàn)。

腸道微生物組的能量緩沖作用

與低消化性飲食相關(guān)的更高營養(yǎng)流入結(jié)腸可以以一種增強(qiáng)其對(duì)宿主能量狀態(tài)貢獻(xiàn)的方式改變腸道微生物群，表現(xiàn)為接受低消化性飲食條件的微生物群的無菌小鼠受體體重增加和脂肪量更多。

在這個(gè)宿主-微生物組生態(tài)共生的例子中，宿主的營養(yǎng)吸收較低被腸道微生物群衍生的代謝產(chǎn)物及其下游效應(yīng)所部分緩沖，例如增加宿主的能量攝入。這樣的能量緩沖在能量受限條件下可能有助于宿主的代謝健康，但在能量過剩條件下也可能妨礙體重管理。

腸道微生物組的環(huán)境和飲食依賴性

腸道微生物群對(duì)宿主能量平衡的貢獻(xiàn)可能依賴于環(huán)境和飲食背景，即使不通過飲食操縱宿主能量平衡也是如此。

來自肥胖不一致的人類雙胞胎的無菌小鼠受體通常模仿了它們供體的代謝表型，但是當(dāng)差異性定植的受體動(dòng)物共同飼養(yǎng)時(shí)，來自瘦弱供體的微生物群侵入了來自肥胖供體的微生物群，結(jié)果是兩者都保持了瘦弱。

當(dāng)共同飼養(yǎng)的受體動(dòng)物被喂食高脂肪和低水果蔬菜的飲食時(shí)，與瘦弱相關(guān)的微生物群的傳播性被破壞了。

這些復(fù)雜的相互作用強(qiáng)調(diào)了飲食對(duì)宿主-微生物組代謝相互作用的影響有時(shí)可能難以追蹤。

腸道微生物通過其代謝產(chǎn)物影響健康

短鏈脂肪酸可以被各種宿主組織轉(zhuǎn)化為ATP，其中：

丁酸鹽（下圖紅點(diǎn)）作為結(jié)腸上皮細(xì)胞的主要代謝燃料；丙酸鹽（下圖紫點(diǎn)），用于肝臟的糖原異生，乙酸鹽（下圖藍(lán)點(diǎn)），結(jié)腸中產(chǎn)生最豐富的SCFA分子，支持大腦、心臟和骨骼肌的活動(dòng)。

SCFAs具有多樣的信號(hào)功能，影響能量平衡。

doi.org/10.1038/s41579-024-01068-4

SCFA通過各種方法影響能量攝入，包括乙酸鹽穿過血腦屏障，介導(dǎo)調(diào)節(jié)性神經(jīng)肽的表達(dá)，丙酸鹽和丁酸鹽結(jié)合腸內(nèi)分泌L細(xì)胞中的GPR41和GPR43受體，刺激GLP-1和PYY的釋放，以及通過迷走神經(jīng)的腸腦信號(hào)傳導(dǎo)，乙酸鹽與SCFA混合物可能不同地介導(dǎo)這些信號(hào)傳導(dǎo)。

SCFA通過促進(jìn)棕色脂肪組織的產(chǎn)熱、白色脂肪組織的米色和骨骼肌的線粒體呼吸來影響能量消耗。SCFA還可以影響脂肪生成和脂肪分解的動(dòng)力學(xué)，據(jù)報(bào)道，丁酸鹽促進(jìn)脂肪分解，而乙酸鹽和丙酸鹽促進(jìn)脂肪生成。

此外，腸道微生物組可以使宿主肝臟分泌的?；撬峄蚋拾彼峤Y(jié)合的初級(jí)膽汁酸（T/G-1°BA）脫偶聯(lián)和脫羥基，產(chǎn)生調(diào)節(jié)宿主能量代謝各個(gè)方面的非偶聯(lián)初級(jí)膽汁酸和次級(jí)膽汁酸。未結(jié)合的初級(jí)膽汁酸通過法尼醇X受體（FXR）發(fā)出信號(hào)，抑制CYP7A1，CYP7A1是初級(jí)膽汁酸合成的限速步驟，對(duì)飲食脂肪吸收具有潛在的下游影響。次級(jí)膽汁酸激活TGR5，促進(jìn)棕色脂肪組織的產(chǎn)熱、白色脂肪組織的米色和胰腺β細(xì)胞的胰島素產(chǎn)生。

腸道微生物膽汁酸代謝也可能通過對(duì)厭食素GLP-1的對(duì)比作用來影響能量攝入，2°BA激活的TGR5信號(hào)促進(jìn)L細(xì)胞分泌GLP-1，1°BA活化的FXR信號(hào)在小鼠中顯示出抑制GLP-1活性。這些多效性效應(yīng)強(qiáng)調(diào)了對(duì)SCFA和膽汁酸的看法正在發(fā)生變化，從能量收獲的載體轉(zhuǎn)變?yōu)槟軌驅(qū)λ拗髂芰繝顟B(tài)產(chǎn)生凈積極和凈消極影響的代謝調(diào)節(jié)因子.

03
飲食模式對(duì)腸道微生物群的影響

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地 中 海 飲 食

地中海飲食（MD）強(qiáng)調(diào)攝入大量未加工的全植物性食品、橄欖油、乳制品、適量家禽和魚類，以及少量紅肉。

降低癌癥死亡率及糖尿病風(fēng)險(xiǎn)

一項(xiàng)對(duì)美國25,315名女性的前瞻性研究顯示，那些堅(jiān)持地中海飲食模式的人在25年的隨訪期間全因死亡率降低了23%。這項(xiàng)研究還顯示，較高的地中海飲食攝入量與20年隨訪期間未來2型糖尿病風(fēng)險(xiǎn)降低30%相關(guān)。地中海飲食模式可能還對(duì)癌癥有保護(hù)作用。實(shí)際上，高度遵守這種飲食與普通人群中的癌癥死亡率降低、癌癥幸存者的全因死亡率降低，以及降低發(fā)展結(jié)直腸癌、頭頸癌、呼吸、胃、肝和膀胱癌風(fēng)險(xiǎn)有關(guān)。

增加產(chǎn)丁酸菌

兩項(xiàng)干預(yù)研究將地中海飲食與特定分類特征聯(lián)系起來，增加Faecalibacterium prausnitzii、Roseburia豐度，減少Ruminococcus gnavus、Collinsella aerofaciens、Ruminococcus torques豐度。這些因飲食而導(dǎo)致的微生物組變化與短鏈脂肪酸產(chǎn)量的增加和代謝副產(chǎn)物（如乙醇、對(duì)甲酚和二氧化碳）產(chǎn)量的減少有關(guān)。

地中海飲食與特定功能途徑有關(guān)

之前研究用宏基因組測序分析了307名男性長期飲食信息的微生物組數(shù)據(jù)。結(jié)果顯示，地中海飲食與36條功能途徑有關(guān)，這些途徑大多類似于植物性飲食，具有豐富的微生物功能，用于SCFA發(fā)酵和膳食纖維降解。對(duì)地中海飲食的堅(jiān)持顯示出與特定功能途徑的正相關(guān)，如用于果膠分解的d-果糖醛酸降解途徑和用于半纖維素分解的甘露聚糖降解途徑。地中海飲食的堅(jiān)持和降低心血管疾病風(fēng)險(xiǎn)在P. copri水平較低的個(gè)體中更為明顯。

地中海飲食plus版——更積極的變化相關(guān)

最近，DIRECT-PLUS研究包括294名肥胖或血脂異常的參與者，發(fā)現(xiàn)與地中海飲食相比，綠色地中海飲食與更顯著的組成變化相關(guān)。綠色地中海飲食是地中海飲食的增強(qiáng)版，它增加了植物性食品的攝入量，減少了紅肉的攝入，并且每天還攝入富含多酚的綠茶和Mankai水生植物。

這種飲食在微生物組成和多樣性上產(chǎn)生了更大的變化，包括增加普雷沃特氏菌的豐度和支鏈氨基酸降解酶（異亮氨酸降解），減少雙歧桿菌和支鏈氨基酸生物合成酶（纈氨酸和異亮氨酸生物合成）。這些變化與體重和心代謝指標(biāo)的積極變化相關(guān)聯(lián)。

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高 纖 維 飲 食

膳食纖維對(duì)人類健康至關(guān)重要，它有助于降低長期體重增加，低纖維攝入量會(huì)增加患2型糖尿病和結(jié)腸癌的風(fēng)險(xiǎn)。

高纖維飲食會(huì)改變腸道微生物的組成，包括顯著增加乳酸桿菌屬和雙歧桿菌屬的豐度。

斷奶后飲食變化，引起代謝復(fù)雜多糖的菌增加

不同的膳食纖維組分對(duì)腸道微生物的影響各不相同。例如，母乳喂養(yǎng)的嬰兒表現(xiàn)出更高豐度的適應(yīng)于利用人乳寡糖（HMOs——母乳中大量存在的不可消化的益生元糖類）的雙歧桿菌。斷奶后，腸道微生物組成會(huì)發(fā)生明顯變化，這主要歸因于飲食組成的改變。這導(dǎo)致能代謝更復(fù)雜多糖的擬桿菌門和厚壁菌門的擴(kuò)張。

超重個(gè)體：改善菌群預(yù)防代謝疾病

在超重的個(gè)體中，阿拉伯木聚糖低聚糖的干預(yù)增加了普雷沃氏菌和直腸真桿菌（Eubacterium rectale）的豐度，伴隨著代謝組學(xué)特征的有利變化，可能有助于預(yù)防代謝性疾病。

全谷物和小麥麩皮：雙歧桿菌、乳桿菌↑↑

在31名志愿者中補(bǔ)充全谷物和小麥麩皮，導(dǎo)致雙歧桿菌屬和乳酸桿菌屬的水平增加。全谷物消費(fèi)者中的增加更為明顯；兩組都經(jīng)歷了總膽固醇的降低。

燕麥：厚壁菌門↑ 擬桿菌門↓ 心血管疾病風(fēng)險(xiǎn)↓

來自燕麥的高分子量β-葡聚糖減少了厚壁菌門，增加了擬桿菌門，并伴隨著心血管疾病風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)志物的減少。

抗性淀粉：影響短鏈脂肪酸產(chǎn)生

以IV型抗性淀粉形式的膳食纖維對(duì)腸道微生物群的組成和功能以及丁酸鹽或丙酸鹽的產(chǎn)生了不同的影響。

簡單碳水化合物在小腸中吸收，而復(fù)雜碳水化合物如膳食纖維則經(jīng)歷結(jié)腸微生物發(fā)酵，從而產(chǎn)生短鏈脂肪酸。人類只產(chǎn)生非常有限的用于碳水化合物降解的碳水化合物活性酶（CAZymes），因此依賴于腸道微生物群間接代謝幾種膳食纖維。低纖維的飲食與腸道微生物群中減少的CAZyme儲(chǔ)備相關(guān)。

短鏈脂肪酸的健康益處

包括前面文中提到過的，通過GPCRs傳遞信號(hào)，以及刺激腸道內(nèi)分泌細(xì)胞分泌飽腹感激素（GLP-1和肽YY）。這影響了食欲調(diào)節(jié)，并調(diào)節(jié)了調(diào)節(jié)性T細(xì)胞的功能，以及脂質(zhì)和葡萄糖代謝，在調(diào)節(jié)宿主能量代謝和結(jié)腸穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮關(guān)鍵作用。

丁酸鹽作為結(jié)腸細(xì)胞的能量來源，通過腸細(xì)胞（巨噬細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞）介導(dǎo)抗炎特性，并增強(qiáng)粘液產(chǎn)生，這突出了其在優(yōu)化腸道吸收和腸道屏障功能中的作用。

短鏈脂肪酸與GPCRs及其他細(xì)胞的作用和互動(dòng)不僅限于腸道，還擴(kuò)展到外周組織、器官和免疫細(xì)胞。在小鼠模型中的報(bào)告表明，SCFAs和高纖維飲食可能在降低1型糖尿病、2型糖尿病、哮喘和壓力的風(fēng)險(xiǎn)，減少脂肪酸合成和脂肪分解方面發(fā)揮作用，從而減輕體重并增強(qiáng)神經(jīng)認(rèn)知發(fā)展。SCFA的吸收導(dǎo)致腸腔pH值降低，這抑制了對(duì)pH敏感的病原體如梭菌綱和腸桿菌科的生長，并增加了營養(yǎng)素吸收。

全谷物中的不可溶纖維影響腸道傳輸速率和細(xì)菌發(fā)酵

兩項(xiàng)隨機(jī)對(duì)照交叉試驗(yàn)涉及50名超重或有代謝綜合征風(fēng)險(xiǎn)的個(gè)體，表明全谷物飲食增加了糞便中的丁酸鹽和己酸鹽，改善了血脂水平，減少了炎癥標(biāo)志物，并與精制谷物飲食相比改善了體重減輕。產(chǎn)短鏈脂肪酸的菌與結(jié)腸傳輸時(shí)間顯示出負(fù)相關(guān)關(guān)系。這進(jìn)一步有助于調(diào)節(jié)腸道微生物組成和多樣性，從而緩解各種腸道疾病，如腸易激綜合癥、炎癥性腸病、結(jié)直腸癌和胃癌以及便秘。

微生物群與人類健康之間的相互作用強(qiáng)調(diào)了采取整體方法和更大規(guī)模的人類研究的必要性，以便深入認(rèn)識(shí)飲食碳水化合物、腸道微生物群組成和疾病易感性之間復(fù)雜的關(guān)系。

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植 物 性 飲 食

植物性飲食富含多酚類、宿主可消化和不可消化的碳水化合物，并發(fā)揮益生元和后生元的雙重效應(yīng)。素食飲食導(dǎo)致形成獨(dú)特的細(xì)菌環(huán)境，這一點(diǎn)從細(xì)菌功能能力的轉(zhuǎn)變中得到證實(shí)。

素食者：擬桿菌↑ 普雷沃氏菌屬↑

例如，素食者表現(xiàn)出低肉堿降解但增加氮同化。與雜食者飲食相比，這些飲食促進(jìn)了擬桿菌門和普雷沃氏菌屬的豐度，盡管由于微生物個(gè)體差異和研究方法的不一致性，研究結(jié)果有時(shí)會(huì)出現(xiàn)矛盾。

某些屬或種的對(duì)比水平可以歸因于飲食快速與逐漸轉(zhuǎn)變對(duì)微生物造成的壓力、健康與不健康飲食成分的存在，以及各種生物活性化合物的來源。例如：

植物性飲食中豐富的多酚類物質(zhì)可以增加腸道中有益細(xì)菌如雙歧桿菌屬、Akkermansia、乳桿菌屬的豐度，同時(shí)可能抑制某些潛在的病原菌（后面詳細(xì)展開）。植物性飲食中的膳食纖維作為益生元，促進(jìn)腸道益生菌的生長，并通過發(fā)酵產(chǎn)生SCFAs等有益代謝產(chǎn)物，有助于維持腸道健康和調(diào)節(jié)宿主的免疫反應(yīng)。

植物性飲食的這些特性使其在預(yù)防和管理慢性疾病，如心血管疾病、2型糖尿病和某些癌癥方面顯示出潛力。然而，需要更多的研究來充分理解植物性飲食對(duì)腸道微生物組的具體影響，以及這些變化如何影響宿主的健康和疾病風(fēng)險(xiǎn)。

多酚類物質(zhì)的吸收：少量在小腸，大量在結(jié)腸

多酚類物質(zhì)，分為類黃酮和非類黃酮，是植物的次級(jí)代謝產(chǎn)物，存在于水果、蔬菜、谷物、葡萄酒、茶、咖啡等食物中。

少量的多酚類物質(zhì)（5%~10%）在小腸中被吸收，主要是那些具有單體和二體結(jié)構(gòu)的多酚。吸收后，苷元在腸細(xì)胞內(nèi)經(jīng)歷生物轉(zhuǎn)化，然后在肝細(xì)胞內(nèi)繼續(xù)轉(zhuǎn)化。這些代謝產(chǎn)物通過循環(huán)系統(tǒng)運(yùn)輸?shù)?strong>腎臟和肝臟等器官，并最終隨尿液排出。

大部分多酚類物質(zhì)（90%-95%）在回腸和結(jié)腸中與腸道微生物發(fā)生作用，它們促進(jìn)雙歧桿菌、Akkermansia、乳桿菌等物種的豐度，從而提供顯著的抗炎和抗病原體特性，以及心血管保護(hù)作用。

最近一項(xiàng)涉及超過2萬名成年人的隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)表明，食用富含多酚的可可提取物減少了心血管疾病導(dǎo)致的死亡。然而，心血管疾病的發(fā)生并沒有減少。

多酚類物質(zhì)的抗菌和抗病原體特性

多酚類物質(zhì)可以通過幾種機(jī)制抑制細(xì)菌生長，包括結(jié)合并改變細(xì)胞膜的功能特性。它們還展現(xiàn)出對(duì)食源性病原體的抗菌活性，并以劑量依賴性方式作為群體感應(yīng)抑制劑和抗菌劑。

腸道微生物群代謝多酚

腸道微生物群雙向調(diào)節(jié)并代謝多酚類物質(zhì)，將它們轉(zhuǎn)化為更具生物活性的微生物代謝產(chǎn)物，并提高其相對(duì)于原始化合物的吸收。

代謝產(chǎn)物的健康益處

研究表明，食用生物活性微生物代謝產(chǎn)物對(duì)人類健康有益處。例如：

補(bǔ)充尿石素A（urolithin A）改善了細(xì)胞和線粒體健康；補(bǔ)充S-對(duì)麻黃堿（S-equol）改善了骨骼健康、皮膚老化和心血管健康；攝入8-異戊烯基柚皮素（8-prenylnaringenin）顯示出內(nèi)分泌和免疫調(diào)節(jié)作用。

多酚類物質(zhì)對(duì)腸道微生物群的調(diào)節(jié)

多酚類物質(zhì)可以通過改變腸道微生物群的組成和影響各種微生物酶的功能，調(diào)節(jié)腸道微生物代謝產(chǎn)物，包括短鏈脂肪酸、TMAO、多巴胺、脂多糖、膽汁酸。

這最終可以通過多種方式引起多酚類物質(zhì)誘導(dǎo)的宿主反應(yīng)，例如，作為調(diào)節(jié)腸道酸堿平衡的調(diào)節(jié)器。多酚類物質(zhì)對(duì)腸道微生物群的調(diào)節(jié)已被證明支持肺功能、中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能和腸道屏障完整性的穩(wěn)態(tài)。

植物和動(dòng)物源食物類型不同，對(duì)菌群影響有差異

植物和動(dòng)物源性食物中蛋白質(zhì)和脂肪類型的不同導(dǎo)致了腸道微生物組成和代謝組的差異。例如，基于動(dòng)物的飲食導(dǎo)致耐膽汁細(xì)菌種類的豐度增加，如Alistipes、Bilophila，同時(shí)減少了厚壁菌門的豐度，降低了支鏈氨基酸（BCAAs）的水平，并增加了SCFAs和二甲基硫化物。

其他植物化合物，如纖維、萜類和類胡蘿卜素，也已顯示出健康益處。個(gè)體在從飲食多酚中產(chǎn)生酚類衍生代謝產(chǎn)物的量上的差異歸因于每個(gè)人腸道微生物組的獨(dú)特組成。

因此，分析多酚代謝產(chǎn)物可以作為一種有價(jià)值的方法，以更深入了解生物活性化合物效應(yīng)，并為理解個(gè)體間的顯著多樣性提供全面的認(rèn)識(shí)。

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高 蛋 白 飲 食

每日蛋白質(zhì)攝入量超過1.5克/千克體重的飲食通常被認(rèn)為是高蛋白飲食。這種飲食通常用于運(yùn)動(dòng)員或?yàn)?strong>超重人群減肥時(shí)所推薦。

蛋白質(zhì)的消化和吸收

飲食中的蛋白質(zhì)主要由宿主的蛋白酶分解，但每天有12-18克的蛋白質(zhì)可到達(dá)大腸并被微生物群代謝。

不同類型的復(fù)雜蛋白質(zhì)具有不同程度的可消化性，以及不同的氨基酸組成。

參與蛋白質(zhì)分解的菌群

一些細(xì)菌物種參與蛋白質(zhì)分解，并在高蛋白飲食者的腸道微生物群中富集，主要是擬桿菌屬、芽孢桿菌屬（Bacillus）、梭菌屬(Clostridium)、Phocaeicola、丙酸桿菌屬(Propionibacterium)、梭桿菌屬(Fusobacterium)、乳桿菌屬、鏈球菌屬。

其他細(xì)菌可以直接利用氨基酸，并從蛋白質(zhì)分解中受益，形成交叉喂養(yǎng)的相互作用。

蛋白質(zhì)分解細(xì)菌使用多種酶

蛋白質(zhì)分解細(xì)菌使用多種外肽酶、蛋白酶（包括金屬、絲氨酸、半胱氨酸、天冬氨酸、蘇氨酸、谷氨酸和天冬酰胺蛋白酶）和內(nèi)肽酶來釋放短肽和游離氨基酸。

氨基酸代謝產(chǎn)生短鏈脂肪酸

大多數(shù)氨基酸被發(fā)酵成短鏈脂肪酸：

丁酸鹽來自賴氨酸和谷氨酸；乙酸鹽來自丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸；丙酸鹽來自天冬氨酸、丙氨酸和甲硫氨酸。支鏈氨基酸（例如異亮氨酸、纈氨酸和亮氨酸）的發(fā)酵會(huì)產(chǎn)生支鏈脂肪酸，如異丁酸、2-甲基丁酸和異戊酸。

部分發(fā)酵產(chǎn)物可能帶來的健康危害

其他發(fā)酵產(chǎn)物包括可能的炎癥化合物，如來自芳香族氨基酸（例如色氨酸）的吲哚和酚類化合物，以及氨、胺、有機(jī)酸和氣體（即由含硫氨基酸半胱氨酸和甲硫氨酸產(chǎn)生的硫化氫，以及二氧化碳）。

值得注意的是，這些最終產(chǎn)物中的一些可能與疾病有關(guān)。吲哚和吲哚相關(guān)化合物可以到達(dá)肝臟并轉(zhuǎn)化為硫酸吲哚酚，這是一種對(duì)腎臟有害的有毒代謝產(chǎn)物，并參與內(nèi)皮功能障礙。此外，硫化氫可能具有致突變性，并可能在炎癥中發(fā)揮作用，增加結(jié)腸癌的風(fēng)險(xiǎn)。

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生 酮 飲 食

生酮飲食是一種極低碳水化合物、適量蛋白質(zhì)和高脂肪的飲食模式，模擬了禁食期間的代謝反應(yīng)，這種狀態(tài)下循環(huán)酮體水平升高。

注：酮體是脂肪酸衍生的分子，當(dāng)葡萄糖可用性受限時(shí)作為替代能量來源。這些酮體（KBs）包括β-羥基丁酸（βHB）、乙酰乙酸和丙酮，主要在肝臟中產(chǎn)生。

生酮飲食長期以來一直作為治療癲癇的飲食療法，并且越來越多的研究表明這種飲食在治療阿爾茨海默癥、肥胖癥、癌癥等各種疾病方面的益處。

注：傳統(tǒng)的長鏈甘油三酯生酮飲食遵循脂肪（克）與蛋白質(zhì)和碳水化合物總和的4:1比例。變體包括中鏈甘油三酯生酮飲食、改良阿特金斯飲食和低血糖指數(shù)治療，每種方法都有稍微不同的宏觀營養(yǎng)素比例。

在人類中，誘導(dǎo)生酮狀態(tài)需要嚴(yán)格限制碳水化合物攝入（5%–10%千卡/天），適量蛋白質(zhì)攝入（30%–35%），和高脂肪攝入（55%–60%）。

生酮飲食的潛在風(fēng)險(xiǎn)和副作用

生酮飲食可能增加心血管疾病風(fēng)險(xiǎn)，如增加低密度脂蛋白膽固醇水平。水果和蔬菜攝入量減少可能導(dǎo)致營養(yǎng)缺乏，如維生素和礦物質(zhì)攝入不足?？赡苡绊懠∪庀暮瓦\(yùn)動(dòng)表現(xiàn)。高蛋白質(zhì)攝入可能增加代謝疾病的風(fēng)險(xiǎn)。肉類和乳制品的增加可能促進(jìn)某些有害腸道細(xì)菌代謝產(chǎn)物產(chǎn)生，如三甲胺和硫化氫。

生酮飲食(利于擬桿菌門) ≠ 高脂飲食(利于厚壁菌門)

典型的高脂飲食通常會(huì)增加厚壁菌門的豐度并減少擬桿菌門；然而，生酮飲食的效果不同。

——超重成年人

在涉及17名超重成年人的研究中，為期4周的生酮飲食顯示在人腸道中放線菌門（Actinobacteria）和厚壁菌門的大量減少。具體來說，有益的雙歧桿菌的19種物種減少了，而擬桿菌門豐度增加。這些變化部分是通過宿主產(chǎn)生酮體誘導(dǎo)的。

——癲癇兒童

在涉及12名嚴(yán)重癲癇兒童的為期3個(gè)月的研究中，遵循生酮飲食的兒童顯示健康促進(jìn)和消耗纖維的雙歧桿菌屬、直腸真桿菌（E. rectale）和Dialister屬的豐度大幅減少。相反，兒童顯示擬桿菌屬和大腸桿菌屬的豐度增加，后者部分歸因于大腸桿菌（Escherichia coli）的增加。

生酮飲食對(duì)腸道微生物組的影響

臨床前研究也表明，腸道微生物組的組成在響應(yīng)生酮飲食時(shí)發(fā)生了顯著變化，最明顯的是：

Akkermansia，乳桿菌屬、Roseburia、副擬桿菌屬（Parabacteroides）增加Turicibacter、Desulfovibrio、大腸桿菌和志賀菌屬物種大幅減少。

酮體βHB↑ 雙歧桿菌↓

一項(xiàng)分析生酮飲食對(duì)腸道微生物組組成的變化的潛在機(jī)制的研究報(bào)告了在人類和鼠類受試者中，雙歧桿菌屬和酮體β-羥基丁酸（βHB）之間的顯著負(fù)相關(guān)，也就是說，隨著βHB水平的增加，雙歧桿菌屬的水平會(huì)降低。

來自人類、嚙齒動(dòng)物和細(xì)胞培養(yǎng)的數(shù)據(jù)支持β-羥基丁酸抑制NLRP3炎癥體的能力。高水平的酮體可以降低血壓并增加血管功能。循環(huán)酮體水平的增加還可以減少心臟炎癥和心力衰竭的可能性。酮體也可能通過刺激胰島素受體，通過誘導(dǎo)AMP激活蛋白激酶（AMPK）和下調(diào)mTOR來改善胰島素敏感性。高水平的酮體可能減少食欲，從而使體重減輕。

生酮飲食→雙歧桿菌↓→減少誘導(dǎo)Th17→促炎降低

將生酮飲食者的糞便微生物群移植到無菌小鼠中，研究揭示了腸道TH17細(xì)胞的變化。

注：Th17細(xì)胞是一種輔助性T細(xì)胞亞群，其主要特征是能夠產(chǎn)生多種促炎細(xì)胞因子，如IL-17、IL-21和IL-22等。

雙歧桿菌屬對(duì)腸道TH17細(xì)胞的有強(qiáng)烈誘導(dǎo)作用，而生酮飲食改變腸道菌群（雙歧桿菌降低）也減少了誘導(dǎo)Th17的能力，可能導(dǎo)致這些細(xì)胞的促炎性降低，從而影響腸道和脂肪組織的炎癥狀態(tài)，

然而，由于有益的腸道微生物群的減少和促炎性及病原性腸道細(xì)菌的促進(jìn)，需要進(jìn)一步的研究來了解生酮飲食對(duì)宿主健康的長期影響。

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西 方 飲 食

西方飲食的特點(diǎn)是高熱量含量，富含動(dòng)物蛋白、飽和脂肪、簡單糖和超加工食品，同時(shí)纖維、水果和蔬菜的攝入量不足。

西方飲食：多樣性下降，擬桿菌為主

與其他飲食相比，西方飲食與腸道微生物組多樣性的顯著降低有關(guān)，其腸道特征轉(zhuǎn)向以擬桿菌屬為主的腸道特征。其他豐富的物種屬于Ruminococcus、Faecalibacterium、雙歧桿菌屬、Alistipes、Blautia、Bilophila。

由于纖維攝入較少和不同的微生物組成，相關(guān)的微生物群產(chǎn)生的短鏈脂肪酸較少。

紅肉中膽堿→TMAO→多種慢病相關(guān)

紅肉中的特定化合物，如膽堿和肉堿，也可以被腸道微生物群轉(zhuǎn)化為三甲胺，然后在肝臟中轉(zhuǎn)化為與慢性疾病相關(guān)的三甲胺-N-氧化物（TMAO）。

加工食品和添加劑的影響

加工食品包含各種添加劑、防腐劑和乳化劑，能夠直接或間接與腸道微生物群相互作用。

非營養(yǎng)性人造甜味劑，如低熱量或飲食食品和飲料中的糖精、三氯蔗糖和阿斯巴甜，對(duì)微生物組多樣性和組成的潛在長期影響尚不清楚。

其他添加劑，如卡拉膠（一種從紅海藻中提取的增稠劑或凝膠劑，存在于許多加工食品中，如乳制品），已知會(huì)促進(jìn)腸道炎癥和破壞粘液層，導(dǎo)致腸道微生物組的變化。

人工食品色素，如糖果和烘焙產(chǎn)品中的Allura Red AC，賦予顏色并通過與腸道細(xì)菌的相互作用改變硫的穩(wěn)態(tài)。

一些防腐劑，如加工肉類中的硝酸鈉，也可以調(diào)節(jié)腸道微生物組的組成，而乳化劑，如羧甲基纖維素（一種存在于醬汁中的增稠劑）和聚山梨醇酯-80（一種存在于醬汁和烘焙食品中的乳化劑和穩(wěn)定劑），直接沖擊腸道微生物組的組成和功能。

詳見我們之前的文章：

你的焦慮可能與食品添加劑有關(guān)，警惕食品添加劑引起的微生物群變化

食品添加劑：健康還是危險(xiǎn)？——從腸道微生物角度分析

糖，功能糖，代糖，如何從健康角度看這些腸道菌群的“甜蜜伙伴”

總體而言，西方飲食與慢性炎癥的激增有關(guān)，導(dǎo)致與飲食相關(guān)的疾病，包括肥胖和其他非傳染性疾病。

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熱 量 限 制 飲 食

過去50年中，一種受到極大關(guān)注的飲食療法是日常熱量限制（CR），它被定義為在保持充足營養(yǎng)的同時(shí)，將飲食攝入量減少至低于維持體重所需的能量水平。觀察性、臨床前和臨床試驗(yàn)的發(fā)現(xiàn)表明，CR可能將壽命延長1-5年，同時(shí)改善生活質(zhì)量。

最嚴(yán)格的CR隨機(jī)試驗(yàn)來自國家老齡化研究所資助的CALERIE（減少能量攝入長期效應(yīng)綜合評(píng)估）聯(lián)盟。CALERIE研究包括CALERIE第一階段（三項(xiàng)為期6至12個(gè)月的CR小規(guī)模試點(diǎn)研究）和CALERIE第二階段（一項(xiàng)大型、多中心、為期2年的CR隨機(jī)試驗(yàn)）。

注：這些研究招募了體重正常且健康狀況良好的成年人。每項(xiàng)試驗(yàn)中實(shí)施的CR程度不同，但通常涉及日常能量攝入量減少10%至30%，同時(shí)確保其他關(guān)鍵營養(yǎng)素的充足攝入。

CR的健康益處

CALERIE研究的發(fā)現(xiàn)顯示，短期和長期CR都可以減少體重、皮下脂肪、內(nèi)臟脂肪和肝內(nèi)脂肪含量。

這些改善與多種心代謝益處相關(guān)，包括增加胰島素敏感性、增強(qiáng)胰島β細(xì)胞功能和降低空腹胰島素。改善了代謝靈活性，降低了血壓、低密度脂蛋白膽固醇和甘油三酯水平，并提高了高密度脂蛋白膽固醇水平。心血管疾病的10年風(fēng)險(xiǎn)降低了29%，這歸因于氧化應(yīng)激和炎癥的減少，以及CR過程中維持的內(nèi)皮一氧化氮功能的保護(hù)。

CR減少了微生物表達(dá)的酶

這些酶能夠使脂多糖A生物合成，從而限制了脂多糖（LPS）的產(chǎn)生，并以藥理學(xué)上已知能刺激脂肪細(xì)胞褐化和減少內(nèi)臟脂肪的方式抑制了LPS-TLR4途徑。

將經(jīng)過CR調(diào)節(jié)的與對(duì)照腸道微生物群移植到未經(jīng)處理的無菌小鼠中，導(dǎo)致體重和體脂肪的增加減少，胰島素敏感性提高，UCP1+（即褐/產(chǎn)熱）脂肪細(xì)胞增加，這表明CR誘導(dǎo)的腸道微生物組變化在這些效應(yīng)中起到了因果作用。

Dorea弱預(yù)測了CR誘導(dǎo)的體重減輕

人類的CR研究報(bào)道了腸道微生物組組成和功能的多種變化，但據(jù)所知，還沒有研究表明這些變化是代謝益處的基礎(chǔ)。

最近一項(xiàng)隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)比較了147名超重或肥胖成年人中12周間歇性與持續(xù)性CR的效果，發(fā)現(xiàn)體重減輕與細(xì)菌相對(duì)豐度、群落α多樣性或循環(huán)微生物代謝產(chǎn)物（例如短鏈脂肪酸）的變化之間沒有關(guān)聯(lián)。盡管如此，基線微生物組組成——特別是Dorea的相對(duì)豐度——弱預(yù)測了CR誘導(dǎo)的體重減輕。

超重人群日常熱量限制后相關(guān)菌群變化

同樣，一項(xiàng)涉及80名超重或肥胖成年人進(jìn)行14周CR的前瞻性研究發(fā)現(xiàn)，體重減輕5%或以上與Collinsella和Christensenellaceae的豐度正相關(guān)，與大腸桿菌/志賀菌屬、克雷伯菌屬、巨球形菌屬（Megasphaera）、Sellimonas、乳桿菌屬的豐度負(fù)相關(guān)。

微生物組特征與特定代謝健康標(biāo)志物之間的關(guān)聯(lián)

如Akkermansia和Christensenellaceae與基于HOMA-IR的胰島素敏感性之間的關(guān)系。需要額外的功能研究來測試這些微生物組特征與代謝反應(yīng)之間的聯(lián)系是因果關(guān)系還是其他生理狀態(tài)的共線性結(jié)果。

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間 歇 性 禁 食

解決開始和維持飲食模式重大轉(zhuǎn)變挑戰(zhàn)的一個(gè)潛在解決方案來自于一組數(shù)據(jù)，即間歇性禁食可以導(dǎo)致顯著的體重減輕。

最常見的間歇性禁食形式是時(shí)間限制性進(jìn)食（TRE），它涉及將進(jìn)食窗口限制在4-10小時(shí)內(nèi)，并在一天剩余的14-20小時(shí)內(nèi)禁食。

TRE的做法

在進(jìn)食窗口期間，個(gè)人不需要計(jì)算卡路里或以任何方式監(jiān)測食物攝入，這種簡單性可能解釋了近期TRE受歡迎度的上升。在禁食窗口期間，個(gè)人被鼓勵(lì)大量飲水，也可以消費(fèi)無能量飲料，如不加添加劑的茶和咖啡。當(dāng)肥胖成年人將進(jìn)食窗口限制在每天4-10小時(shí)時(shí)，他們通常會(huì)將能量攝入減少200-550千卡/天，這種能量限制程度與日常CR（熱量限制）相當(dāng)。

TRE的減重效果

隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)顯示，TRE在降低體重和改善一些心血管健康標(biāo)志物方面是有效的。體重通常在2-12個(gè)月的TRE后減少3%-5%，減少主要來自脂肪質(zhì)量和內(nèi)臟脂肪質(zhì)量的減少，而不是瘦體重。

然而，并非所有關(guān)于人類TRE的研究都報(bào)告了體重減輕。有研究表明，3個(gè)月的8小時(shí)TRE（下午12點(diǎn)至晚上8點(diǎn)的進(jìn)食窗口）對(duì)肥胖成年人的體重與無干預(yù)對(duì)照組相比沒有影響。

注：然而，這項(xiàng)研究是在自由生活的參與者中進(jìn)行的，他們?cè)谠囼?yàn)期間與研究團(tuán)隊(duì)的接觸很少。

當(dāng)進(jìn)食窗口較早時(shí)，降血壓效果才較為明顯

即使實(shí)現(xiàn)了減重，也不是所有受試者都表現(xiàn)出代謝改善。血壓通常在2-12個(gè)月的TRE后降低5-10毫米汞柱，但這些效果通常只有在進(jìn)食窗口設(shè)在一天中較早的時(shí)候（即下午2點(diǎn)前）才會(huì)被注意到。早期進(jìn)食窗口可能通過促進(jìn)鈉尿（通過腎臟在尿液中排泄鈉）來降低血壓，因?yàn)?strong>當(dāng)鹽分?jǐn)z入轉(zhuǎn)移到一天中較早的時(shí)候，由晝夜節(jié)律系統(tǒng)調(diào)節(jié)的鈉排泄會(huì)增加。TRE似乎并不影響低密度脂蛋白膽固醇、高密度脂蛋白膽固醇或甘油三酯水平。循環(huán)炎癥標(biāo)志物，如C反應(yīng)蛋白（CRP）、白細(xì)胞介素-6（IL-6）和腫瘤壞死因子-α（TNF-α），也不受TRE影響，盡管數(shù)據(jù)有限。

TRE改善血糖效果明顯（早點(diǎn)吃，進(jìn)食時(shí)間短）

臨床試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，TRE在改善前驅(qū)糖尿病和肥胖個(gè)體的空腹胰島素和胰島素敏感性方面表現(xiàn)出相當(dāng)一致的效果。TRE還改善了葡萄糖耐受性并減少了血清葡萄糖波動(dòng)。這些改善更常見于早期進(jìn)食窗口（即在下午3點(diǎn)前吃完所有食物）和較短的進(jìn)食窗口（4-6小時(shí)）。

在2型糖尿病成人中，TRE改善了糖化血紅蛋白水平，與每日CR相當(dāng)，并且沒有增加低血糖的風(fēng)險(xiǎn)。

TRE如何改善糖調(diào)節(jié)？

來自人類試驗(yàn)的數(shù)據(jù)顯示，身體在TRE期間經(jīng)歷了代謝轉(zhuǎn)換。

在禁食12至36小時(shí)后，身體從利用葡萄糖（來自糖原儲(chǔ)存）轉(zhuǎn)變?yōu)槔弥舅岷椭舅嵫苌耐w進(jìn)行能量供應(yīng)。這種代謝轉(zhuǎn)換可能通過減少氧化應(yīng)激和改善胰島素敏感性來改善糖調(diào)節(jié)。具體來說，細(xì)胞通過激活增強(qiáng)抗氧化防御的信號(hào)通路來適應(yīng)輕度酮癥，導(dǎo)致隨后的氧化應(yīng)激減少，絲氨酸/蘇氨酸激酶介導(dǎo)的壓力反應(yīng)途徑的下游變化，最終改善β細(xì)胞功能和胰島素信號(hào)。在小鼠研究中，TRE通過恢復(fù)腸道微生物群的晝夜變化，減輕了高脂高糖飲食的影響。

腸道微生物群發(fā)揮作用

在小鼠中，時(shí)間限制性喂養(yǎng)（TRF）通過恢復(fù)腸道細(xì)菌相對(duì)豐度的晝夜變化，減輕高脂高糖（HFHS）飲食的影響。

這些變化在遠(yuǎn)端小腸（回腸）最為明顯，并與促胰高血糖素基因Gcg的表達(dá)增加和GLP-1的血漿水平升高相對(duì)應(yīng)。

經(jīng)抗生素處理和無菌小鼠的研究支持腸道微生物群在晝夜GLP-1釋放中發(fā)揮因果作用，但具體的微生物效應(yīng)因子仍不清楚。

一個(gè)概念驗(yàn)證來自于腸道共生菌Akkermansia muciniphila的研究，它分泌一種84kDa的蛋白質(zhì)(P9)，足以通過與細(xì)胞間粘附分子2（ICAM-2）相互作用誘導(dǎo)GLP-1的分泌。

需要更多的工作來理解參與TRE的糖調(diào)節(jié)和其他有益效應(yīng)的微生物群的全范圍，以及它們的臨床相關(guān)性。

TREplus版：腸道菌群變化更顯著

值得注意的是，最近的一項(xiàng)臨床研究比較了CR與能量匹配的TRE加蛋白質(zhì)plus（定義為每天四次均勻間隔的餐食；TRE-P）方案在超重或肥胖成年人中的效果，發(fā)現(xiàn)TRE-P與腸道微生物組組成的更顯著變化相關(guān)，包括之前與減重和蛋白質(zhì)消費(fèi)有關(guān)的類群的豐富，如Christensenellaceae。此外，在TRE-P干預(yù)期間，體重減輕高與低的參與者之間觀察到腸道微生物組組成和功能能力的差異，但這些微生物組變化是否對(duì)TRE-P誘導(dǎo)的代謝改善有因果貢獻(xiàn)仍不清楚。

04
飲食對(duì)微生物組介導(dǎo)的疾病的影響

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早期生活和母親飲食對(duì)成年后健康的影響

母乳是大量生物活性化合物的來源，包括人乳寡糖（HMOs）、免疫球蛋白G（IgGs）、免疫細(xì)胞和微小RNA（miRNA），其中一些可以影響嬰兒的腸道微生物群。與配方奶相比，母乳喂養(yǎng)會(huì)導(dǎo)致糞便鈣保護(hù)素和β-防御素2等炎癥標(biāo)志物水平更高，這反映了隨著促炎血清細(xì)胞因子減少，免疫成熟的過程。

雙歧桿菌和擬桿菌利用HMOs，因此占主導(dǎo)地位

HMOs被雙歧桿菌屬（包括Bifidobacterium breve、Bifidobacterium bifidum、B. longum、B. infantis、Bifidobacterium pseudocatenulatum）以及擬桿菌屬物種利用，導(dǎo)致這些物種在母乳喂養(yǎng)的嬰兒腸道中占主導(dǎo)地位。

這可能會(huì)改變宿主中微生物與代謝產(chǎn)物之間的關(guān)系，如降低的肌苷水平與長雙歧桿菌豐度增加之間的相關(guān)性所證明的，這表明其可能在嬰兒的免疫和神經(jīng)發(fā)育中發(fā)揮作用。

HMOs作為益生元發(fā)揮作用

保護(hù)嬰兒免受感染促進(jìn)大腦發(fā)育和粘膜屏障降低腸道通透性發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用

乳鐵蛋白和溶菌酶具有抗菌特性，能夠調(diào)節(jié)對(duì)感染的保護(hù)。

腸道中由HMO利用形成的SCFAs被宿主用作能量來源。

非母乳喂養(yǎng)的腸道菌群

非純母乳喂養(yǎng)的配方奶喂養(yǎng)嬰兒擁有更高豐度的鏈球菌屬、腸球菌屬、韋榮球菌、梭菌屬，并表現(xiàn)出在更多碳水化合物代謝途徑上的功能能力差異，這證明了飲食對(duì)腸道微生物組的重要性。

較短的母乳喂養(yǎng)時(shí)間，菌群多樣化

較短的母乳喂養(yǎng)持續(xù)時(shí)間與早期生活中高度多樣化且類似成人的微生物組成相關(guān)聯(lián)。

母乳中的HMOs調(diào)節(jié)嬰兒腸道微生物群，并提供若干健康益處，如長期保護(hù)免受過敏、特應(yīng)性皮炎和肥胖的影響，以及增強(qiáng)腸道屏障功能。同樣，引入輔食會(huì)導(dǎo)致腸道微生物群的變化，這些變化促進(jìn)了碳水化合物的利用、維生素的合成和外源性物質(zhì)的降解，結(jié)果是厚壁菌門和擬桿菌門中的微生物水平增加。

最近的研究報(bào)道，涉及脂肪和糖攝入的孕婦飲食干預(yù)改變了嬰兒腸道微生物組的功能，而另一項(xiàng)研究則報(bào)告沒有關(guān)聯(lián)。

小鼠實(shí)驗(yàn)：母親孕期低纖維飲食，幼鼠呼吸感染的嚴(yán)重程度增強(qiáng)

最近的研究顯示，在懷孕期間接受低纖維飲食的小鼠在后代中經(jīng)歷了延遲的漿細(xì)胞樣樹突狀細(xì)胞和調(diào)節(jié)性T細(xì)胞擴(kuò)增的擾動(dòng)，導(dǎo)致呼吸感染的嚴(yán)重程度增強(qiáng)。同樣，在無纖維飲食的小鼠中，幼崽中的比例較低的Akkermansia muciniphila、固有淋巴細(xì)胞和TH17細(xì)胞，而缺乏AKK菌屬且被喂食纖維的小鼠顯示出減少的固有和適應(yīng)性RORγt‐陽性免疫細(xì)胞亞群。

小鼠實(shí)驗(yàn)：富含發(fā)酵食品，減少新生兒結(jié)腸炎癥

另一項(xiàng)在母豬和小鼠上進(jìn)行的研究表明，富含發(fā)酵食品的母親飲食影響了新生兒腸道微生物群的發(fā)展，并通過p38絲裂原激活蛋白激酶和c-Jun氨基末端激酶激活的caspase 3的磷酸化減少了結(jié)腸炎癥。母親飲食對(duì)嬰兒長期健康影響的程度需要進(jìn)一步研究。

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代 謝 性 疾 病

腸道微生物群在調(diào)節(jié)宿主代謝方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用，微生物組成的某些變化和多樣性的減少與多種代謝性疾病發(fā)病率的上升有關(guān)。

肥胖與腸道菌群有關(guān)

利用無菌嚙齒動(dòng)物模型，研究人員已經(jīng)建立了腸道微生物群與肥胖之間的聯(lián)系。將肥胖小鼠的腸道微生物群定植到無菌小鼠體內(nèi)，導(dǎo)致體重和胰島素抵抗顯著增加，而當(dāng)無菌小鼠被喂食西式飲食時(shí)，肥胖的發(fā)展則不存在，這突顯了腸道微生物群在肥胖中的作用。然而，其他幾項(xiàng)同意微生物群在能量穩(wěn)態(tài)中的作用的研究未能顯示其在肥胖發(fā)展中的決定性作用，并指出需要更多的研究來探索這種復(fù)雜的關(guān)系。

2型糖尿病和肥胖的個(gè)體的腸道菌群特征

患有2型糖尿病和肥胖的個(gè)體通常表現(xiàn)出產(chǎn)丁酸菌減少，乙酸鹽及促炎物種增加，這些與胰島素抵抗性升高有關(guān)。在肥胖小鼠上進(jìn)行的研究支持腸道微生物群在2型糖尿病中的作用。雙歧桿菌屬、擬桿菌屬、Faecalibacterium、Akkermansia與2型糖尿病負(fù)相關(guān)，其中雙歧桿菌增加了胰高血糖素樣肽-2（GLP-2）的水平，從而改善腸道通透性并減少代謝性內(nèi)毒素血癥。

注：二甲雙胍，一種常見的2型糖尿病藥物，與腸道微生物群相互作用，可能通過調(diào)節(jié)葡萄糖穩(wěn)態(tài)和短鏈脂肪酸的產(chǎn)生來介導(dǎo)其抗糖尿病效應(yīng)。

飲食、腸道微生物組、代謝性疾病

doi.org/10.1038/s41579-024-01068-4

注：紅色箭頭表示飲食脂肪可以通過何種作用機(jī)制對(duì)宿主健康產(chǎn)生下游影響，最終導(dǎo)致CVD風(fēng)險(xiǎn)。此外，藍(lán)色箭頭顯示了主要存在于動(dòng)物產(chǎn)品中的膽堿如何引起CVD風(fēng)險(xiǎn)。

心血管代謝疾病的個(gè)體的腸道菌群變化

特征是增加的腸桿菌科（Enterobacteriaceae）物種和減少的擬桿菌屬以及抗炎的F. prausnitzii。腸道微生物群的這些變化與更具炎癥性和較少發(fā)酵性的腸道環(huán)境有關(guān)。

TMAO

三甲胺-N-氧化物（TMAO），一種由腸道細(xì)菌從飲食化合物產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物，與動(dòng)脈硬化、血小板聚集和血栓形成有關(guān)。

在小鼠和人類的研究表明，飲食因素影響TMAO水平，某些情況下抗生素降低了TMAO，而雜食飲食增加了它。TMAO水平升高與心力衰竭患者的高死亡率相關(guān)。然而，結(jié)果并不一致，一些研究表明某些飲食成分如左旋肉堿和富含TMAO的食物可能有助于預(yù)防動(dòng)脈粥樣硬化，這引發(fā)了關(guān)于飲食、微生物組和宿主遺傳學(xué)在動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)展中復(fù)雜相互作用的問題。

增加的飲食脂肪可以影響FXR和TGR5等膽汁酸受體的激活，它們?cè)谥|(zhì)和葡萄糖代謝中發(fā)揮重要作用。這些途徑的調(diào)節(jié)失常可能導(dǎo)致心血管疾病的發(fā)展。

由于微生物組改變導(dǎo)致的能量穩(wěn)態(tài)的微小變化可能具有長期效應(yīng)，在代謝性疾病中發(fā)揮作用，既是因果因素也是促成因素。此外，它們可以作為使用微生物組靶向治療改善這些狀況的目標(biāo)。

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腸 道 疾 病

飲食在腸道疾病的病理生理學(xué)中起著關(guān)鍵作用，特別是炎癥性腸病、腸易激綜合癥和結(jié)腸癌。

腸易激綜合征

過敏、食物不耐受、微生物群組成的轉(zhuǎn)變、輕度粘膜炎癥和腸道通透性的增加可能促成了腸易激綜合癥的表現(xiàn)。

研究發(fā)現(xiàn)，類似于病原性腸易激綜合癥的人類微生物組表現(xiàn)出擬桿菌門的豐度減少，以及厚壁菌門和與氨基酸及碳水化合物代謝相關(guān)的基因豐度增加。

飲食成分與炎癥性腸病風(fēng)險(xiǎn)

飲食也可以改變炎癥性腸病（包括克羅恩病和潰瘍性結(jié)腸炎）的腸道微生物群落組成，影響短鏈脂肪酸和纖維等物質(zhì)的代謝，這反過來又可能促成疾病的發(fā)生。

動(dòng)物蛋白、乳制品、碳水化合物和多不飽和脂肪酸等食物成分與發(fā)生炎癥性腸病的風(fēng)險(xiǎn)有關(guān)。

動(dòng)物蛋白與炎癥性腸病的機(jī)制

一個(gè)將炎癥性腸病與動(dòng)物蛋白聯(lián)系起來的機(jī)制涉及小腸中的氨基酸和血紅素吸收不良，導(dǎo)致產(chǎn)生酚類和氫氣等有害副產(chǎn)物。這通過抑制丁酸鹽的產(chǎn)生和減少腸道屏障中的二硫鍵，促成了炎癥性腸病的發(fā)病機(jī)制。

高脂肪飲食也與炎癥性腸病強(qiáng)烈相關(guān)

在實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭?，高脂肪飲食可?strong>破壞腸細(xì)胞間的結(jié)合蛋白功能，從而改變粘液層的組成和腸道微生物群。

持續(xù)且控制不當(dāng)?shù)难装Y性腸病，以及由于不良飲食模式（如西方飲食）導(dǎo)致的慢性胃腸道炎癥，是影響結(jié)腸炎相關(guān)結(jié)直腸癌風(fēng)險(xiǎn)的主要外部因素。這些因素影響免疫反應(yīng)、腸道組織平衡和腸道微生物組。

doi.org/10.1038/s41579-024-01068-4

注：增加的動(dòng)物蛋白（綠色箭頭）和低纖維（紫色箭頭）飲食可能對(duì)生理功能和宿主健康產(chǎn)生下游影響。

增加紅肉消費(fèi)可導(dǎo)致膽堿水平升高，由于血紅素吸收不良，在小腸中產(chǎn)生更多的氫氣和苯酚。這反過來可以減少胃腸道中的丁酸鹽生產(chǎn)，導(dǎo)致炎癥增加。同樣，飲食中纖維攝入減少可能通過增加TH17的產(chǎn)生，同時(shí)減少Treg和短鏈脂肪酸產(chǎn)生，對(duì)腸道健康產(chǎn)生負(fù)面影響。這種不平衡最終導(dǎo)致胃腸道內(nèi)慢性炎癥加劇。腸道內(nèi)長期的慢性炎癥可能大幅增加發(fā)展成炎癥性腸病的風(fēng)險(xiǎn)。

飲食在散發(fā)性結(jié)直腸癌中的作用

研究發(fā)現(xiàn)，低纖維、高脂肪飲食與Fusobacterium nucleatum有關(guān)。擬桿菌屬通過激活E-鈣粘蛋白-β-鏈球蛋白信號(hào)、表觀遺傳變化和改變腫瘤微環(huán)境等機(jī)制與結(jié)直腸癌有關(guān)，從而促進(jìn)惡性轉(zhuǎn)變。同樣，諸如產(chǎn)毒脆弱擬桿菌（Bacteroides fragilis）等致癌細(xì)菌被假設(shè)通過直接與結(jié)腸上皮細(xì)胞相互作用和改變局部微生物群組成來觸發(fā)結(jié)直腸癌的發(fā)病。

05
飲食對(duì)腸道真菌組、病毒組和耐藥組的影響

人類腸道是真菌和病毒群的棲息地，分別稱為腸道真菌組和病毒組。盡管這些群落只占腸道中總微生物的0.1%-1%，但它們都受到飲食的影響。

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腸道真菌組

嬰兒腸道真菌組中，釀酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）是優(yōu)勢物種，斷奶后被其他酵母屬（絲孢酵母屬Cystofilobasidium、曲霉屬Ascomycota、單孢子酵母屬Monographella）取代。

城市居民的腸道真菌組成包括釀酒酵母和較少的產(chǎn)短鏈脂肪酸菌，農(nóng)村居民則有更多樣化的真菌物種。

念珠菌屬（Candida species）與富含碳水化合物的飲食相關(guān)，與富含蛋白質(zhì)的飲食負(fù)相關(guān)。

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腸道病毒組

母乳喂養(yǎng)和配方奶喂養(yǎng)嬰兒的腸道病毒組組成差異由腸道微生物群變化和母乳垂直傳遞病毒引起。

高脂飲食與Siphoviridae病毒豐度減少和Microviridae噬菌體豐度增加有關(guān)。

無麩質(zhì)飲食則與相反的變化有關(guān)，Siphoviridae在Microviridae之上，占主導(dǎo)地位。

肥胖和1型及2型糖尿病患者的病毒組成也發(fā)生變化，高脂飲食喂養(yǎng)小鼠的糞便病毒移植降低肥胖風(fēng)險(xiǎn)。

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腸道耐藥組

腸道耐藥組，賦予微生物抗微生物藥物耐藥性的所有基因或遺傳物質(zhì)的集合，隨著細(xì)菌微生物組和病毒組的變化而變化。

一些研究報(bào)告γ-變形菌綱（Gammaproteobacteria）屬擁有豐富的抗生素抗性基因（ARG）儲(chǔ)備。

配方奶喂養(yǎng)的嬰兒ARG負(fù)荷更高，與細(xì)菌組成有關(guān)。

純素和魚素食飲食個(gè)體腸道中的微生物組成不同，但他們的耐藥組檔案并沒有顯著差異，表明耐藥組主要由抗微生物藥物暴露而非飲食塑造，可能的例外是含有特定防腐劑的食物。

需要進(jìn)行詳細(xì)的飲食干預(yù)研究，以了解飲食是否可以減少ARG的負(fù)擔(dān)。

06
針對(duì)特定疾病狀態(tài)的飲食

地中海飲食在緩解和管理多種疾病方面已被證明是有效的，包括心血管疾病、2型糖尿病、炎癥性腸病、腸易激綜合癥、認(rèn)知能力下降和抑郁癥。此外，對(duì)這種飲食的調(diào)整，如MIND飲食，已成功降低阿爾茨海默病的風(fēng)險(xiǎn)并減緩認(rèn)知能力下降。同樣，DASH（阻止高血壓的飲食方法）飲食已證明在治療高血壓方面有效。

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特定的碳水化合物飲食

特定的碳水化合物飲食在臨床實(shí)踐中用于治療炎癥性腸病的癥狀。特定的碳水化合物飲食在兒童和成人隊(duì)列中已證明其有效性，并已與改善的臨床參數(shù)和炎癥標(biāo)志物相關(guān)聯(lián)。然而，使用這種飲食時(shí)必須保持營養(yǎng)控制，以避免營養(yǎng)不足和體重下降。

對(duì)于腸易激綜合癥的治療，通常使用低發(fā)酵性低聚糖、二糖、單糖和多元醇（低FODMAP）飲食，有50%~80%的患者有積極的臨床反應(yīng)。

在41名患者中進(jìn)行的為期四周的低FODMAP飲食研究顯示，從類似病原性腸易激綜合癥的腸道微生物組向健康相關(guān)的腸道微生物組發(fā)生了組成和功能上的轉(zhuǎn)變。

同樣，研究表明，堅(jiān)持低FODMAP飲食，雙歧桿菌（Bifidobacterium adolescentis）方面表現(xiàn)出顯著降低，這種細(xì)菌會(huì)破壞腸道屏障功能并改變緊密連接的完整性，從而支持低FODMAP飲食的積極效應(yīng)是通過腸道微生物群介導(dǎo)的假設(shè)。

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無麩質(zhì)飲食

無麩質(zhì)飲食目前是治療乳糜瀉的方法，研究已證實(shí)這種飲食在緩解胃腸道癥狀方面的有效性。采用這種飲食方案與腸道微生物組成和腸道微生物途徑的改變有關(guān)。

最近一項(xiàng)研究分析了乳糜瀉患者的小RNA和宏基因組測序數(shù)據(jù)，研究結(jié)果顯示，采用無麩質(zhì)飲食改變了miRNA和微生物群落的輪廓。該研究還揭示了乳糜瀉患者中的miRNA-細(xì)菌關(guān)系和特定的分子模式，表明可能存在用于監(jiān)測無麩質(zhì)飲食依從性和評(píng)估腸道炎癥狀態(tài)的生物標(biāo)志物。

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低蛋白飲食

對(duì)于慢性腎病的管理，推薦采用低蛋白飲食，目的是減緩進(jìn)入終末期腎病的進(jìn)展，并推遲對(duì)腎臟替代治療的需求。

綜述表明，極低蛋白飲食可能有效減少4期或5期腎病的發(fā)生。然而，僅采用低蛋白飲食并未影響終末期腎病的發(fā)展。

此外，五篇文章的系統(tǒng)綜述和元分析發(fā)現(xiàn)，低蛋白飲食增加了擬桿菌科、乳酸菌科、咽峽鏈球菌Streptococcus anginosus的豐度，同時(shí)減少了Roseburia faecis和Bacteroides eggerthii的豐度。但是，在沒有微生物多樣性和豐富度的整體構(gòu)成變化的情況下，這些主要在物種和科水平上的變化似乎不足以影響代謝或臨床結(jié)果。

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血糖指數(shù)飲食

用于管理2型糖尿病的血糖指數(shù)飲食，因其對(duì)腸道微生物群的影響及其在影響疾病發(fā)展和嚴(yán)重程度方面的潛在作用而受到關(guān)注。

這種飲食包括消耗低血糖指數(shù)的碳水化合物（例如，豆類、燕麥和小麥），促進(jìn)血糖水平逐漸且持續(xù)上升。盡管關(guān)于這種飲食對(duì)腸道微生物群影響的研究有限，但小鼠研究表明，它與因攝入大麥而增加的乳酸桿菌屬、普雷沃特氏菌屬和纖維降解S24-7細(xì)菌的豐度有關(guān)，或因攝入全谷物燕麥而增加的雙歧桿菌屬和乳酸桿菌-腸球菌屬(Lactobacillus-Enterococcus)有關(guān)。

07
食物之思：營養(yǎng)智慧的演變與未來

腸道微生物組在人體生理學(xué)中的中心作用徹底改變了我們對(duì)健康的看法，并日益滲透到營養(yǎng)研究和建議中。

目前，全球飲食指南普遍達(dá)成共識(shí)，但不幸的是，這種均質(zhì)性也延伸到了微生物組，只有少數(shù)幾個(gè)國家（例如美國和南非）明確考慮了飲食-微生物組相互作用。

很多文章已經(jīng)討論了腸道微生物組知識(shí)如何與當(dāng)前的營養(yǎng)指南相結(jié)合，為包含微生物組的精準(zhǔn)營養(yǎng)提供了機(jī)會(huì)，并廣泛考慮了將微生物組科學(xué)納入研究、教育、政策和公共衛(wèi)生溝通的更廣泛問題。

幾乎所有方面的人類營養(yǎng)最終都需要根據(jù)飲食-微生物組相互作用對(duì)人類健康的直接和間接后果重新評(píng)估。

這里強(qiáng)調(diào)微生物組知識(shí)挑戰(zhàn)營養(yǎng)科學(xué)的三個(gè)原則：

★1 卡路里價(jià)值的基本概念

宿主卡路里≠宿主-微生物組卡路里

由美國化學(xué)家威爾伯·奧林·阿特沃特（Wilbur Olin Atwater）在19世紀(jì)末提出的阿特沃特系統(tǒng)，用于估算食物中各種營養(yǎng)成分的熱量值，反映了食物中的平均化學(xué)能量減去糞便、尿液、分泌物和氣體中排泄的平均分?jǐn)?shù)。

阿特沃特系統(tǒng)估算熱量含量的方法存在三個(gè)關(guān)鍵疏漏：

1、食物基質(zhì)效應(yīng)

沒有捕捉到更廣泛食物基質(zhì)的效果，如植物性宏觀營養(yǎng)素在細(xì)胞壁或亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)中的封裝。

2、飲食誘導(dǎo)的熱生成

沒有捕捉到消化的代謝成本，這基于宏觀營養(yǎng)素含量、餐食的可口性和食物加工而變化。

3、宿主與微生物組的卡路里區(qū)分

只在很小程度上區(qū)分了對(duì)人類可利用的卡路里和對(duì)腸道微生物組可利用的卡路里。

★2 吸收與未吸收飲食成分的生物學(xué)重要性

營養(yǎng)學(xué)領(lǐng)域長期以來一直合理地關(guān)注那些被吸收進(jìn)入人體組織的飲食成分，因?yàn)檫@些成分有潛力直接影響健康。然而，大量證據(jù)表明腸道微生物組對(duì)飲食消化性很敏感，并且飲食引起的腸道微生物組的變化可以在不同情況下因果地塑造宿主的健康和疾病，這日益凸顯了未吸收營養(yǎng)素的重要性。

未吸收營養(yǎng)素的重要性

與被吸收的營養(yǎng)素不同，未吸收的營養(yǎng)素可靠地到達(dá)結(jié)腸中最密集的微生物群落。此外，隨著消化液在胃腸道內(nèi)向下推進(jìn)，未吸收的營養(yǎng)素會(huì)因?yàn)楸晃盏臓I養(yǎng)素和水分的消失而濃縮。因此，可以預(yù)期，未吸收的營養(yǎng)素在塑造腸道微生物組及其對(duì)健康和疾病的下游影響方面，可能比被吸收的營養(yǎng)素具有更大的影響力。

飲食與腸道微生物組的相互作用

目前研究主要關(guān)注食物入口時(shí)的狀態(tài)，而未充分考慮小腸末端的消化殘余物。

雖然歷史上對(duì)回腸消化性的描述依賴于體外模型或復(fù)雜的體內(nèi)模型，例如插管動(dòng)物、回腸造口術(shù)后的人類患者、健康人體中的侵入性鼻-回腸或結(jié)腸插管，以及在血漿中檢測同位素標(biāo)記的營養(yǎng)素，但受微生物組啟發(fā)的新方法可能證明是有希望的。

深入理解飲食-微生物組相互作用的新視角

例如，基于DNA的飲食底物表征——一種稱為DNA metabarcoding的技術(shù)，可能與基于DNA的微生物組分析相結(jié)合，研究特定排泄樣本中直接的飲食-微生物組相互作用?？梢栽趧?dòng)物模型中或使用新的可吞咽裝置在人體中執(zhí)行對(duì)飲食和微生物組信號(hào)的雙重表征，這些裝置能夠在由pH變化確定的胃腸道間隔處采樣消化液。

★3 通常認(rèn)為安全的飲食成分

許多食品物質(zhì)已根據(jù)美國食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）基于動(dòng)物毒理學(xué)試驗(yàn)和/或過去在人類中廣泛使用且未產(chǎn)生已知有害影響的基礎(chǔ)上，被授予“通常認(rèn)為安全”（GRAS）的認(rèn)定。

潛在健康影響

然而，GRAS評(píng)估通常并未考慮這些物質(zhì)對(duì)腸道微生物組的影響，或者通過微生物組介導(dǎo)的間接健康效應(yīng)的潛力。

專注于宿主組織的危險(xiǎn)通過發(fā)現(xiàn)乳化劑如卵磷脂和人造甜味劑如糖精等GRAS物質(zhì)在飲食相關(guān)水平下可能通過影響腸道微生物組誘導(dǎo)肥胖和胰島素抵抗的情況得到了說明。

?；悄懰峥赡芡ㄟ^菌群與腸道病理的關(guān)聯(lián)

GRAS化合物牛磺膽酸及其化學(xué)成分，GRAS化合物?；撬岷湍懰?，可能與腸道微生物組相互作用，促進(jìn)腸道病理。具體來說，由Bilophila wadsworthia細(xì)菌在牛磺膽酸的脫結(jié)合過程中釋放的?；撬岙a(chǎn)生遺傳毒性的硫化氫，同時(shí)釋放的膽酸作為微生物產(chǎn)生促炎的次級(jí)膽汁酸脫氧膽酸的基質(zhì)。因此，補(bǔ)充牛磺膽酸的飲食導(dǎo)致了B. wadsworthia的增長和易感基因型（IL-10?/?）小鼠中結(jié)腸炎的發(fā)展。

腸道微生物組可能轉(zhuǎn)化為更有害的形式：雜環(huán)胺的腸肝循環(huán)

此外，腸道微生物組可能使用其廣泛的酶庫將飲食化合物或宿主代謝產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為更具有害的形式。例如，細(xì)菌β-葡萄糖醛酸酶有助于致癌的雜環(huán)胺（如IQ，2-氨基-3-甲基咪唑[4,5-F]喹啉）的腸肝循環(huán)，這些物質(zhì)通過肝臟的葡萄糖醛酸化被解毒。

在暴露于IQ時(shí)，常規(guī)小鼠比無菌小鼠顯示出更多的DNA加合物和DNA損傷。單核子大腸桿菌攜帶功能性與非功能性u(píng)idA基因（編碼β-葡萄糖醛酸酶）的大鼠表現(xiàn)出增加的結(jié)腸遺傳毒性，與這種化合物排泄的多個(gè)峰值相結(jié)合，這與腸肝循環(huán)一致。

三聚氰胺污染+腸道微生物組→腎臟病理

腸道微生物組還與由飲食污染物三聚氰胺引起的腎臟病理有關(guān)，三聚氰胺是一種用于許多食品制備工具的塑料添加劑。體外和體內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明，存在于一些嬰兒腸道中的克雷伯菌可以將三聚氰胺轉(zhuǎn)化為三聚氰酸，三聚氰酸現(xiàn)在已知與三聚氰胺形成不溶性的腎臟聚集體。

有益效應(yīng)

另一方面，腸道微生物組對(duì)未吸收的飲食化合物的生物轉(zhuǎn)化可能有助于有益效應(yīng)，這些效應(yīng)如果只關(guān)注飲食對(duì)宿主的直接影響則可能被忽視。

對(duì)抗乳腺癌的保護(hù)作用

例如，植物衍生的飲食木脂素（如全谷物、種子、豆類和堅(jiān)果中發(fā)現(xiàn)的）的腸道微生物生物轉(zhuǎn)化被認(rèn)為是它們對(duì)抗乳腺癌的保護(hù)作用的基礎(chǔ)。一組腸道細(xì)菌類群（例如，Eggerthella lenta、Blautia producta、Gordonibacter pamelaeae和Lactonifactor longoviformis）將飲食木脂素松香轉(zhuǎn)化為具有抗癌作用的雌激素模擬物enterodiol和enterolactone。

因此，與無菌動(dòng)物相比，在化學(xué)誘導(dǎo)乳腺癌時(shí)，能夠從飲食木脂素前體產(chǎn)生enterodiol和enterolactone的細(xì)菌群落定植的無菌大鼠顯示出較少的腫瘤數(shù)量和較小的腫瘤大小。

擴(kuò)展閱讀：

植物木脂素的腸道微生物代謝：對(duì)人類健康的影響

腸道菌群有助于飲食解毒改變疾病風(fēng)險(xiǎn)

例如，腸道細(xì)菌Oxalobacter formigenes參與草酸鹽的分解，草酸鹽是一種螯合飲食毒素，通過結(jié)合游離金屬陽離子，有助于腎結(jié)石和腎衰竭。缺乏O. formigenes與高草酸尿癥的風(fēng)險(xiǎn)增加有關(guān)，其在大鼠中的施用以劑量依賴性的方式減少了飲食誘導(dǎo)的高草酸尿癥。

結(jié) 語

在探索腸道微生物群與飲食之間錯(cuò)綜復(fù)雜的關(guān)系后，我們不難發(fā)現(xiàn)，這個(gè)微小的生態(tài)系統(tǒng)對(duì)我們的健康有著深遠(yuǎn)的影響。從調(diào)節(jié)能量平衡到影響免疫功能，從塑造情緒到預(yù)防疾病，腸道微生物群的作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了我們的想象。

當(dāng)然，飲食也只是眾多生活方式因素之一，例如身體活動(dòng)、環(huán)境暴露和睡眠，這些因素都會(huì)影響宿主的能量平衡和腸道微生物群。此外，藥物的廣泛使用已經(jīng)顯著改變了飲食干預(yù)的背景。例如，GLP-1 激動(dòng)劑延遲胃排空，這對(duì)消化有著深遠(yuǎn)的影響，包括腸道微生物代謝可用底物的變化。

即使僅考慮飲食，現(xiàn)在也非常清楚，腸道微生物影響宿主代謝的多種途徑，加上關(guān)鍵的飲食和微生物組相關(guān)代謝物（如短鏈脂肪酸、次級(jí)膽汁酸等）的多效性作用，使預(yù)測特定飲食或微生物組特征的代謝影響變得復(fù)雜。

實(shí)現(xiàn)基于微生物組的精準(zhǔn)營養(yǎng)方法需要對(duì)人類進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，以測量整個(gè)生物體水平的綜合影響，涵蓋地理、性別、種族和年齡等各種因素，以及更大規(guī)模的橫斷面研究，針對(duì)飲食成分、腸道微生物組結(jié)構(gòu)和功能以及宿主健康之間的特定聯(lián)系。

這些數(shù)據(jù)將受益于機(jī)器學(xué)習(xí)的快速發(fā)展并將人工智能與實(shí)施精準(zhǔn)醫(yī)療方面的結(jié)合起來。隨著技術(shù)的進(jìn)步和數(shù)據(jù)的積累，腸道菌群檢測有望成為精準(zhǔn)營養(yǎng)和個(gè)性化醫(yī)療的重要組成部分，幫助我們更好地管理健康，預(yù)防疾病，并提升生活質(zhì)量。

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