北卡罗来纳州立大学的研究人员进行的一项新研究表明，动物饮食中的蛋白质来源可以对其肠道微生物群的组成和功能产生重大影响。这些被称为肠道微生物组的微小生物可以影响我们的健康。该研究结果可能有助于更好地理解如何预防和治疗目前影响全球数百万人生活质量的胃肠道疾病。
“我们今天吃的东西有问题，但我们还不知道具体是什么问题，”北卡罗来纳州立大学的博士后研究员、该研究论文的共同通讯作者阿尔弗雷多·布莱克利-鲁伊斯（Alfredo Blakeley-Ruiz）说。“我们的实验室想了解不同饮食如何影响肠道内的生物，以及这些微生物在应对这种饮食时的功能变化。”
在这项研究中，研究人员特别关注了饮食中的蛋白质来源——例如牛奶、鸡蛋和不同的植物蛋白如豌豆或大豆——对小鼠肠道微生物组的影响。小鼠被喂食含有单一蛋白质来源的饮食，每次持续一周，包括蛋清、糙米、大豆和酵母。
通过使用高分辨率质谱技术的整合宏基因组学-宏蛋白质组学方法，研究人员发现，在整个研究过程中，小鼠的肠道微生物组发生了很大的变化，其中一些蛋白质来源显示出极端影响。
“每当我们改变蛋白质来源时，肠道微生物组的组成都会发生显著变化，”布莱克利-鲁伊斯说。“对肠道微生物组功能影响最大的蛋白质来源是糙米、酵母和蛋清。”
在检查肠道微生物组的功能变化时，研究显示，饮食蛋白质的两个最大影响是氨基酸代谢（这是研究人员预期的结果）和复杂糖类的降解（这是出乎意料的结果）。
“糙米和蛋清饮食增加了小鼠肠道微生物组中的氨基酸降解，这意味着微生物正在分解这些蛋白质，而不是从头开始合成自己的氨基酸，”布莱克利-鲁伊斯说。
“这在直觉上是有道理的，因为蛋白质是由氨基酸组成的，但这是我们想要进一步研究的内容。有些氨基酸可以降解成毒素，而其他氨基酸可以影响肠-脑轴，因此这些饮食可能有潜在的健康影响。”
该研究还表明，附着在饮食蛋白质上的长链糖分子（称为糖基）也在改变肠道微生物组的功能方面发挥作用。多种膳食蛋白质来源，包括大豆、糙米、酵母和蛋清，导致肠道中的微生物改变了生产分解糖基的酶，有时变化非常显著。
“这在健康方面可能非常有意义，”布莱克利-鲁伊斯说。“特别是在蛋清饮食中，一种细菌占主导地位，并激活了一大批分解糖基的酶。我们在实验室中培养了这种细菌，发现在含有蛋清蛋白的培养基中它产生的分解糖基的酶与在含有黏蛋白的培养基中产生的相似。”
黏蛋白是覆盖在肠道内壁的物质，保护消化系统免受酸和病原体的侵害。因此，如果细菌产生的酶有意或无意地分解黏蛋白，它们可能会损害肠道内膜并造成对肠道健康的负面影响。
“我非常期待在未来的研究中探索蛋清饮食中表达的分解糖基酶与肠道微生物组分解黏蛋白之间的潜在联系，”布莱克利-鲁伊斯说。
北卡罗来纳州立大学植物和微生物生物学副教授曼努埃尔·克莱纳（Manuel Kleiner）是该论文的共同通讯作者，他表示，这项研究为未来关于蛋白质来源对肠道微生物组影响的研究奠定了基础。
“我们研究的一个局限性在于，当然，这些饮食是非常人为的，可能会导致放大结果，”克莱纳说。“但我们现在已经证明，蛋清对微生物组有极端影响。对于未来，我们非常感兴趣于了解这种影响在混合蛋白质饮食中的机制。”
“我们的研究表明，不仅展示了肠道微生物组中存在的细菌种类及其丰度，而且还展示了它们实际在做什么。在这里，它们特别在分解糖基。结果是对饮食和功能在肠道中真正重要的东西有一个非常全面的了解。”
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