一项全球研究揭示了饮食如何塑造肠道微生物组的相互作用，影响肠杆菌科细菌（Enterobacteriaceae）的定植，并提供了替代抗生素的新策略。
人类肠道微生物组——一个密集而多样的微生物生态系统——在整体健康中起着至关重要的作用。它有助于消化、调节免疫系统，甚至提供对有害病原体的抵抗力。
然而，这种微生物平衡的破坏会为致病菌创造机会，包括肠杆菌科家族的成员，如大肠杆菌（Escherichia coli）和肺炎克雷伯菌（Klebsiella pneumoniae）。这些病原体已知会引起严重感染，并导致全球健康挑战，如抗生素耐药性。
最近的研究通过对来自45个国家的超过12,000个肠道微生物组样本进行宏基因组分析，提供了关于微生物组与肠杆菌科相互作用的新见解。这项研究发表在《自然·微生物学》上，确定了307种与肠杆菌科定植显著相关的肠道微生物物种。其中，172种被分类为共存菌，与肠杆菌科共同生存；而135种为共排斥菌，通常抑制其生长。
来自_Faecalibacterium_属的物种作为显著的共排斥菌出现，它们产生短链脂肪酸（SCFAs），为肠杆菌科创造了一个不适宜的环境。
剑桥大学的高级作者Alexandre Almeida博士解释了SCFAs的保护作用：“通过食用蔬菜、豆类和全谷物等富含纤维的食物，我们可以为肠道细菌提供生产SCFAs的原材料——这些化合物可以保护我们免受这些致病菌的侵害。”
相比之下，像_Veillonella_和_Enterococcus_这样的共存菌似乎支持肠杆菌科的生长。例如，_Enterococcus faecalis_通过产生特定代谢物促进大肠杆菌的增殖。了解这些微生物相互作用可能会为维持健康的肠道微生物组铺平道路。
饮食成为塑造肠道环境的关键因素。富含纤维的饮食不仅支持有益菌如_Faecalibacterium_的生长，还降低了肠杆菌科过度生长的风险。
该研究的结果质疑了益生菌的有效性，后者往往无法显著改变肠道环境。相反，促进有益微生物活动的饮食干预措施在预防感染方面显示出更大的前景。
Almeida博士强调了饮食在预防感染中的作用：“我们的结果表明，我们吃什么可能在控制感染各种细菌（包括大肠杆菌和肺炎克雷伯菌）的可能性方面非常重要。这改变了我们的肠道环境，使其对入侵者更加不利。”
研究的影响超出了个人健康。通过饮食促进健康的肠道微生物组，社区可以减少抗生素耐药病原体的传播。鼓励富含纤维饮食的公共卫生运动可以作为预防多重耐药细菌感染的积极措施。
该研究的全球范围揭示了肠杆菌科定植的有趣地理模式。例如，大肠杆菌和肺炎克雷伯菌的共存现象在亚洲样本中更为常见，而在非洲和大洋洲，霍尔马埃切氏菌（Enterobacter hormaechei）菌株更为普遍。这些差异可能反映了不同地区的饮食、生活方式和医疗保健实践的不同。
进一步分析发现了肠杆菌科物种内的显著菌株水平多样性。在来自健康成年人的5,128个样本中，研究人员鉴定了585种不同的大肠杆菌序列类型，其中许多尚未被表征。这种遗传多样性突显了建立更全面参考数据库的必要性，以充分了解全球肠道细菌的多样性。
此外，研究发现某些菌株，如_Faecalimonas phoceensis_物种，与肠杆菌科定植有强烈关联。这种菌株特异性关系表明，可以开发靶向微生物疗法来影响定植模式。
这些发现强调了继续投资宏基因组技术和大规模研究以绘制人类微生物组复杂性的必要性。
研究结果对管理耐药肠杆菌科也有深远意义。多重耐药的大肠杆菌和肺炎克雷伯菌已成为全球主要的健康问题，可用的治疗选择越来越少。通过饮食干预预防这些感染提供了有希望的替代方案。
“随着抗生素耐药率的上升，我们可用的治疗选择越来越少。现在最好的方法是通过减少这些致病菌在我们肠道中繁荣的机会来预防感染的发生，”Almeida博士说。
该研究的机器学习模型进一步强调了健康微生物组的重要性。这些模型基于来自不同人群的微生物特征训练，能够根据其他肠道微生物的存在准确预测肠杆菌科的定植。这种预测能力可以帮助识别感染风险较高的个体，并指导个性化的饮食或治疗干预措施。
此外，这些模型展示了跨不同地理区域的泛化能力。例如，在亚洲、欧洲或北美训练的模型在应用于其他大陆时表现良好。
这表明尽管存在区域差异，但某些与肠杆菌科定植相关的微生物特征在全球范围内是一致的。这些工具可以整合到公共卫生策略中，以监测和管理个体和群体层面的微生物组健康。
随着研究人员继续揭开肠道微生物组的复杂动态，非抗生素疗法的潜力也在增长。例如，用于治疗艰难梭菌（Clostridioides difficile）感染的微生物组衍生疗法可以适应于针对肠杆菌科。这些疗法利用有益细菌及其功能来恢复微生物平衡并防止病原体定植。
该研究的主要作者Qi Yin博士指出这种整体方法的重要性：“这项研究强调了在研究病原体时不应将其视为孤立实体，而是要考虑其周围的肠道微生物组。”
该研究的发现也挑战了一些先前关于肠道微生物相互作用的假设。早期研究表明，微生物之间的资源竞争会限制病原菌的生长。
然而，发现172种共存菌表明了一种更为复杂的相互作用，其中某些微生物促进了病原体的生存。这种细致的理解强调了需要修改肠道环境本身的干预措施，而不仅仅是引入竞争微生物。
预防策略还应考虑环境卫生因素，如卫生条件和医疗保健实践，在塑造微生物组组成中的作用。解决这些更广泛的因素，结合推广饮食变化，可以放大控制病原体定植的努力。
未来的方向在于整合饮食策略、基于微生物组的疗法和先进的基因组工具，以应对抗生素耐药病原体日益增长的威胁。通过深化对肠道微生物生态系统的理解，科学家们旨在为全球健康挑战开发可持续解决方案。
随着持续的研究和公共卫生倡议，更健康的肠道微生物组对于个人和社区来说都是触手可及的目标。
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