蛋白质丰富的饮食对肠道的影响
肠道中的细菌、真菌和其他微生物会影响从消化到免疫的一切，但科学家们对日常食物如何重塑这一内部生态系统仍知之甚少。
一项新的研究表明，仅改变主要蛋白质来源就可以在一周内彻底改变肠道微生物群的组成及其代谢功能。
这项由北卡罗来纳州立大学领导并由Alfredo Blakeley-Ruiz及其同事发表的研究，可能有助于解开为什么现代饮食常与慢性胃肠疾病相关的问题，并可能为新的治疗或预防策略指明方向。
肠道对蛋白质的反应
为了单独隔离蛋白质来源的影响，研究人员给小鼠喂食了一系列高度定义的饮食，这些饮食在脂肪、碳水化合物、纤维和矿物质含量上完全相同，但只在一种成分上有所不同：每七天的唯一蛋白质来源分别是蛋清、糙米、大豆或酵母。
在每个饮食阶段后，研究团队收集了肠道内容物，并应用了一种“整合宏基因组-宏蛋白质组”方法。
这种结合DNA测序和高分辨率质谱的方法可以同时识别存在的微生物种类以及这些微生物产生的蛋白质——这为我们提供了了解该社区实际功能而非其潜力的罕见窗口。
Blakeley-Ruiz指出：“我们今天吃的东西有问题，但我们还不知道问题是什么。我们的实验室想了解不同饮食如何影响肠道内的微生物，并了解这些微生物在响应饮食时的功能。”
微生物群落的重新排列
结果揭示了显著的波动性。每种新的蛋白质来源都引发了明显的微生物成员变化，但三种饮食——蛋清、糙米和酵母——驱动了最显著的转变。
Blakeley-Ruiz解释说：“每次我们改变蛋白质来源时，肠道微生物群的组成都会显著改变。”
不仅一些以前次要的物种变得占主导地位，整个代谢途径也开启或关闭，表明微生物迅速调整其生化机制以利用新的营养环境。
氨基酸和复杂糖类
当科学家比较不同饮食下的微生物蛋白质时，两个功能类别显示了最大的变化。
第一个是氨基酸代谢，这是预期的：因为蛋白质是由氨基酸组成的，微生物会对新的氨基酸流入做出反应，通过制造更多的氨基酸处理酶或减少生产（如果氨基酸已经预先合成）。
在喂食蛋清或糙米的小鼠中，研究团队观察到分解氨基酸的酶显著增加，这表明肠道微生物直接从饮食中获取这些构建块，而不是自行合成。
Blakeley-Ruiz警告说，这种降解虽然直观上有道理，但可能有隐藏的后果，因为某些氨基酸副产品可能变得有毒或通过肠-脑轴影响大脑信号传导。
肠道微生物组的显著变化
第二个主要变化让团队感到惊讶：降解糖胺聚糖的酶发生了巨大变化。富含大豆、糙米、酵母尤其是蛋清的饮食大幅增加了糖胺聚糖切割酶的表达。
Blakeley-Ruiz说：“这可能对健康非常有意义。”在蛋清组中，一种单一的细菌物种激增，并启动了广泛的糖胺聚糖降解基因。
实验室测试显示，这种细菌在存在黏蛋白的情况下表达了类似的酶谱，黏蛋白是一种覆盖和保护肠壁的滑腻蛋白质-糖混合物。
肠道保护屏障的侵蚀
由于黏蛋白的糖类与膳食蛋白质上的糖类相似，能够分解蛋清糖胺聚糖的微生物也可能侵蚀宿主的黏蛋白层，破坏肠道屏障，使炎症或病原体得以侵入。
Blakeley-Ruiz表示：“我期待在未来的研究中探索蛋清饮食中糖胺聚糖降解酶的表达与肠道微生物组对黏蛋白的降解之间的潜在联系。”
未来的研究方向
植物和微生物生物学副教授Manuel Kleiner强调，这里使用的纯化饮食是故意人为的。真正的餐食包括多种蛋白质来源和其他营养素，可能会缓冲或减弱在小鼠中看到的效果。
尽管如此，这项工作突显了蛋清作为微生物行为的“极端”调节剂，并为后续实验奠定了基础，这些实验将蛋白质以更现实的比例混合。
Kleiner解释说：“我们的研究不仅展示了肠道微生物组中哪些细菌物种存在及其丰度，还展示了它们实际上在做什么。”
通过绘制微生物为不同蛋白质部署的酶谱，研究人员创建了一个代谢反应目录，未来项目可以利用这些数据设计精准饮食或益生菌。
支持肠道健康的营养
这些发现是在人们对饮食如何塑造肠道微生物组及其对人体健康的影响兴趣高涨之际提出的。诸如肠易激综合症和炎症性肠病等胃肠道疾病困扰着全世界数百万人，许多患者报告称特定食物会引发症状发作。
然而，机制性解释一直难以捉摸。通过揭示蛋白质来源本身可以在几天内重编程微生物群落——改变氨基酸分解并可能剥离保护性黏液——北卡罗来纳州立大学团队为这个难题提供了新的线索。
进一步的动物和人体研究可以确定某些富含蛋白质的食物是否会通过推动微生物群向黏液降解和毒素产生途径发展而促进疾病，以及替代蛋白质或定制纤维补充剂是否可以引导肠道恢复到更健康的状态。
根据科学家的说法，不应采用一刀切的方法来选择膳食蛋白质。理解特定蛋白质如何影响微生物代谢是迈向个性化营养的第一步，支持而不是损害肠道健康。
该研究发表在《ISME Journal》上。
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