挑食的腸道微生物

李晶

在決定吃什么的時(shí)候，你選擇的理由是什么？是個(gè)人喜好，還是實(shí)惠的價(jià)格，抑或是是否有利于健康？你是否特別喜歡某種食物，或是完全不能接受另外某種食物呢？在選擇食物的時(shí)候，你是否想過(guò)腸道會(huì)參與你的決策？帶著這些問(wèn)題，我們來(lái)聊聊腸道與食物選擇的關(guān)系。

我們的祖先在很早以前就已有“食藥同源”的說(shuō)法，通過(guò)選擇性食用食物而達(dá)到強(qiáng)身健體、治療保健的作用。到了現(xiàn)代，隨著物質(zhì)生活極大豐富，人們更加注重自身的保健，“養(yǎng)生”被經(jīng)常掛在嘴邊。根據(jù)食物與健康的關(guān)系，很多食物被貼上了“有益”或“有害”的標(biāo)簽。一般來(lái)說(shuō)，食物對(duì)自身健康的好壞、對(duì)疾病的緩解或治療，主要是針對(duì)食物中的某些特殊成分對(duì)人體免疫系統(tǒng)、消化系統(tǒng)及內(nèi)分泌系統(tǒng)的作用而言的。近幾年，隨著人類對(duì)腸道微生物的逐漸認(rèn)識(shí)，仿佛打開了“潘多拉魔盒”，原來(lái)這群相伴我們一生的微生物群體與我們生老病死、喜怒哀樂(lè)、晝夜更替都有緊密的聯(lián)系。腸道就像是一個(gè)“超級(jí)工廠”，微生物細(xì)胞就如同流水線上的工人，它們根據(jù)自身攜帶的功能基因，選取所需加工的原料，一刻不停地進(jìn)行合成和分解代謝，將各種食物大分子降解后分泌代謝產(chǎn)物，最終通過(guò)腸道黏膜、血液等途徑運(yùn)送到身體各個(gè)部分發(fā)揮作用。

可以想象一下，如此龐大而復(fù)雜的工廠中，某一個(gè)環(huán)節(jié)一旦出現(xiàn)問(wèn)題，則一定會(huì)對(duì)機(jī)體產(chǎn)生負(fù)面影響，從而患病。早在公元前300多年，現(xiàn)代醫(yī)學(xué)先驅(qū)希波克拉底就已預(yù)言“所有疾病都源于腸道”，且“死亡開始于腸道”。人類通過(guò)2000多年的實(shí)踐，也驗(yàn)證了希波拉底的預(yù)言，發(fā)現(xiàn)在健康狀態(tài)與疾病狀態(tài)下，腸道微生物結(jié)構(gòu)存在著顯著的變化。

吃出來(lái)的腸道Bug

隨著生活水平的提高，肥胖問(wèn)題日漸凸顯。我們通常認(rèn)為這是吃出來(lái)的一種亞健康的身體狀態(tài)。經(jīng)過(guò)科學(xué)家的研究發(fā)現(xiàn)，肥胖人群的腸道微生物菌群結(jié)構(gòu)與健康人群存在顯著差異，腸道微生物處于失衡的狀態(tài)。對(duì)比發(fā)現(xiàn)，肥胖人群的腸道菌在“門”水平上與健康人就已經(jīng)存在差異了。注意了，“門”可是細(xì)菌分類的最高級(jí)別;換句話說(shuō)，從“根兒”上就有所不同了！就菌群的多樣性來(lái)說(shuō)，肥胖人群的菌群多樣性顯著低于健康人群，這就意味著面對(duì)同樣的食物，肥胖者的消化代謝功能將會(huì)與健康人存在差異，可能某些重要的代謝途徑存在缺失或異常?？茖W(xué)家將肥胖病人的糞便移植給無(wú)菌小鼠并飼喂高脂肪低纖維素飼料，小鼠出現(xiàn)了肥胖及胰島素抵抗的癥狀，說(shuō)明其代謝功能已發(fā)生改變。若將胖瘦不同的雙胞胎姐妹的糞便移植給無(wú)菌小鼠，即使給予高纖維低脂肪的“健康食品”，移植了胖姐姐糞便的小鼠仍比移植了瘦妹妹糞便的小鼠胖，說(shuō)明腸道微生物在代謝過(guò)程中發(fā)揮著重要的作用。如果讓胖小鼠和瘦小鼠“同居”一段時(shí)間，胖小鼠居然變瘦了！分析其腸道微生物菌群結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，其菌群多樣性升高了。在對(duì)人群的研究中，科學(xué)家要求肥胖人群每日定量攝入牛油果，經(jīng)過(guò)為期12周的干預(yù)，攝入組菌群多樣性增加，可發(fā)酵膳食纖維的糞桿菌屬、毛螺菌屬等細(xì)菌得到富集，糞便中脂肪酸濃度升高而膽汁酸濃度降低。這就意味著其腸道Bug得到了修復(fù)，改善了身體狀況。

?將來(lái)自胖瘦雙胞胎姐妹的糞便分別移植給小鼠，即使給小鼠飼喂低脂肪高纖維素飼料，一段時(shí)間后，小鼠的體型特征也會(huì)與移植菌菌群供體的體型特征趨于一致（圖片來(lái)源/《美國(guó)科學(xué)》雜志）

腸道細(xì)菌也挑食

在以上一系列實(shí)驗(yàn)中，腸道微生物菌群發(fā)生改變，一定存在著某些菌的豐富度升高而另一些菌的豐富度下降的現(xiàn)象。那么在修復(fù)腸道Bug的過(guò)程中，這些好的菌是如何勝出的呢？早在研究“同居”小鼠的實(shí)驗(yàn)中，科學(xué)家就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)只有給小鼠飼喂低脂肪高纖維的飼料時(shí)，胖小鼠腸道內(nèi)的某些擬桿菌（Bacteroides）增殖了，這就意味著這些擬桿菌可能偏愛(ài)吃纖維。

為了驗(yàn)證這個(gè)想法，科學(xué)家再次啟用胖瘦雙胞胎，將瘦妹妹糞便中分離出的20種細(xì)菌移植到無(wú)菌小鼠體內(nèi)，其中包括4種有助于胖小鼠減肥的擬桿菌;然后又配制出含34種高膳食纖維的健康食品。在實(shí)驗(yàn)中先給小鼠喂高脂低纖維的不健康食品，讓定植的20種細(xì)菌的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，抑制喜歡膳食纖維的擬桿菌增殖。然后再給它們喂配制的健康飼料，從腸道菌群的變化了解腸道微生物對(duì)食物的偏好。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，就像人一樣，當(dāng)自己喜歡的食物較多時(shí)，細(xì)菌就會(huì)猛吃而加速繁殖，其在腸道中的菌群豐富度也會(huì)相應(yīng)增加。

在低脂肪高纖維素飼料喂養(yǎng)下，無(wú)論受體小鼠移植的腸道菌來(lái)自胖姐姐還是瘦妹妹，將其糞便再次移植，二代受體小鼠形態(tài)不發(fā)生改變

對(duì)于研究者特別關(guān)注的具有減肥功能的4株細(xì)菌，它們根據(jù)自身攜帶的功能基因不同，對(duì)不同的食物喜好度也存在差異。但是問(wèn)題又來(lái)了，食物還是那么多，愛(ài)吃這種食物的細(xì)菌不斷增殖時(shí)，面臨“狼多肉少”的局面，細(xì)菌該怎么辦？科學(xué)家采用帶熒光的人工食物顆粒飼喂小鼠，監(jiān)測(cè)腸道菌的代謝能力時(shí)發(fā)現(xiàn)，那些“能搶的”細(xì)菌還繼續(xù)吃最愛(ài)的食物，而“競(jìng)爭(zhēng)力稍差的”細(xì)菌只能退而求其次吃其他的食物，說(shuō)明細(xì)菌對(duì)食物的偏好是可以依據(jù)食物的多少而發(fā)生改變的。同時(shí)也說(shuō)明了，腸道微生物具有很強(qiáng)的可塑性，可以依據(jù)食物的改變而改變?？梢哉f(shuō)，腸道有Bug不用慌，還能治！

細(xì)菌對(duì)于喜愛(ài)的食物存在競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，如果競(jìng)爭(zhēng)不過(guò)其他細(xì)菌，則退而求其次選擇其他食物。但食物競(jìng)爭(zhēng)者消失后，就會(huì)再次選擇最愛(ài)的食物。在這一過(guò)程中，菌群的代謝途徑也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的改變（圖片來(lái)源 /《自然》雜志）

被細(xì)菌安排的飲食結(jié)構(gòu)

既然食物可以影響腸道微生物的菌群結(jié)構(gòu)，也通過(guò)引發(fā)微生物競(jìng)爭(zhēng)而改變微生物對(duì)食物代謝的偏好性，那么反之，腸道微生物是否會(huì)影響宿主對(duì)食物的偏好性呢？科學(xué)家以秀麗線蟲作為研究對(duì)象展開研究。首先發(fā)現(xiàn)某些細(xì)菌可以引發(fā)線蟲對(duì)于某些揮發(fā)性化學(xué)物質(zhì)（如異戊醇）表現(xiàn)出強(qiáng)烈喜愛(ài)，同樣對(duì)于某些化學(xué)物質(zhì)（如辛醇）表現(xiàn)出厭惡。當(dāng)特定菌株JUb39被定植于線蟲腸道后，線蟲食量不減的同時(shí)對(duì)于辛醇的厭惡程度大大降低。通過(guò)對(duì)JUb39的基因組分析發(fā)現(xiàn)，由于其基因組中存在編碼酪氨酸脫羧酶基因，可產(chǎn)生酪胺以彌補(bǔ)線蟲自身對(duì)酪胺合成的需求;細(xì)菌產(chǎn)生的酪胺又可被線蟲代謝為章魚胺后結(jié)合在特定的神經(jīng)細(xì)胞受體上，從而調(diào)節(jié)線蟲對(duì)辛醇的厭惡反應(yīng)。在這項(xiàng)研究中，JUb39利用自身產(chǎn)生的酪胺繞過(guò)了宿主產(chǎn)生酪胺這一步，巧妙地利用了同源分子的功能，改變了宿主的喜好。并且線蟲的肚子里一旦有JUb39定植，線蟲就會(huì)開始“挑食”優(yōu)先選擇這種細(xì)菌為食。

腸道菌群

雖然在線蟲實(shí)驗(yàn)中人們發(fā)現(xiàn)了腸道微生物調(diào)控宿主對(duì)食物的偏好性，但對(duì)于人類、小鼠等動(dòng)物而言，其自身結(jié)構(gòu)復(fù)雜，腸道微生物種類多樣，特別是人類生活環(huán)境紛繁復(fù)雜，食物多種多樣，解開挑食之謎還需要一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程。但是值得注意的是，已有大量的研究發(fā)現(xiàn)，食物的單一化將會(huì)改變腸道菌群的結(jié)構(gòu)、降低菌群多樣性，造成某些代謝途徑的改變。

食物影響菌群結(jié)構(gòu)，菌群對(duì)不同食物具有偏好性

在兒童營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)的相關(guān)研究中，孟加拉、秘魯?shù)炔话l(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)的兒童在幼年罹患營(yíng)養(yǎng)不良，造成其腸道菌群建立滯后，血項(xiàng)指標(biāo)、代謝物指標(biāo)及生理指標(biāo)均落后于正常兒童。即使后期進(jìn)行飲食干預(yù)補(bǔ)充膳食纖維，雖然能有效改善其生長(zhǎng)、發(fā)育及免疫功能等生理指標(biāo)，但是在幼年時(shí)期造成的某些共生腸道菌缺失，在后期是再無(wú)法獲取的，直至成年后仍與健康人存在差異。在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中甚至還發(fā)現(xiàn)，這種腸道菌缺失的Bug，具有遺傳性。不得不說(shuō)，合理飲食，均衡營(yíng)養(yǎng)，絕不是你一個(gè)人的事！

（責(zé)任編輯 / 黃盈盈? 美術(shù)編輯 / 周游）