当肠道微生物群落面临药物、益生菌类疗法、压力、环境毒素等干扰因素时，其结构和功能常发生不可预测的变化。这种不确定性是益生菌类疗法临床效果不一致的关键因素之一。两项最新研究通过先进计算方法证实，营养是肠道微生物群落应对外界挑战的最重要决定因素。
药物诱导干扰与微生物营养竞争密切相关
斯坦福大学KC Huang实验室的石汉铎及其同事在体外对粪便来源微生物群落测试了700余种临床相关药物。他们评估了药物对细菌生长、群落组成及培养基营养物质的影响，并通过统计模型整合5000多种群落-药物条件的数据(1)。研究发现，多数抗生素及非抗生素药物会破坏肠道微生物群落结构，且干扰常在药物移除后持续存在。这主要源于营养竞争机制：当药物消灭某细菌物种时，其营养生态位被释放，使竞争性细菌获得“竞争性释放”生长优势。多数情况下可通过初始菌群重新接种实现恢复，类似粪便微生物群移植；但某些情况下入侵物种会垄断营养资源，排挤重新引入菌株。理解此类“菌株交换”机制对根除肠道感染及解释干预导致的肠道微生物组持久改变至关重要。
饮食对微生物组恢复具有决定性作用
芝加哥大学Eugene Chang实验室的Megan Kennedy团队通过代谢建模探究了抗生素后肠道微生物组在体内的恢复动态(2)。实验中，小鼠分别喂食高脂低纤维西方饮食或常规饲料，接受3天三联抗生素治疗，并追踪9周恢复情况。关键发现表明：抗生素对低纤维饮食小鼠的微生物生物量消耗和群落结构改变更为深刻且持久。常规饮食中的可发酵纤维促进微生物组快速恢复，但缺乏该纤维时即使移植治疗前微生物群也无效。肠道细菌将常规饲料的复杂碳水化合物发酵为有益副产物，支持微生物群落重新定植、多样化及恢复；而西方饮食的简单糖类则导致少数物种过度生长，阻碍恢复。实验证明移植微生物必须获取定植、生长所需的营养资源，低纤维饮食即使通过粪便微生物群移植重新引入菌株，仍缺乏恢复必需的营养生态位。
益生菌干预中营养生态位的关键考量
两项研究均采用先进计算方法整合多组学数据，模拟肠道细菌与营养生态位的复杂互作。当模型纳入营养和代谢物时，对微生物响应的预测准确性显著提升。这些发现具有重大意义，因多数益生菌临床试验未严格控制饮食变量。饮食直接影响肠道营养竞争，其差异可能解释微生物组靶向疗法的人体响应变异。缺乏充足营养生态位时，益生菌干预难以产生预期效果。未来旨在恢复缺失肠道微生物物种或功能的研究应重视营养生态位；结合提供关键营养资源的辅助饮食干预，有望提升益生菌疗法的一致性与功效。
参考文献
(1) Shi H, Newton DP, Nguyen TH, Estrela S, Sanchez J, Tu M, Ho PY, Zeng Q, DeFelice BC, Sonnenburg JL, Huang KC. 营养竞争预测药物干扰下的肠道微生物组重构. Cell 2025;188(24):6971-6986.e14.
(2) Chan FK, DeLeon O, Rubin D, Henry CS, Bergelson J, Chang EB. 饮食优于微生物移植以驱动小鼠微生物组恢复. Nature 2025;642(8068):747-755.
作者简介
杰弗里·普雷迪斯医学博士哲学博士系德克萨斯州休斯顿贝勒医学院儿科副教授，认证儿科胃肠病学家，在调节肠道肝脏生理、生长发育的营养敏感机制领域具有深厚基础与转化研究专长。基于拥有全美最大新生儿重症监护病房的德克萨斯儿童医院，其研究聚焦极端早产儿肠道微生物组发育机制，探索益生菌降低坏死性小肠结肠炎、败血症及死亡风险的应用。生物医学研究始于哈佛大学本科阶段，在贝勒医学院医学科学家培训项目期间确立新生儿胃肠病学方向，并完成儿科住院医师及胃肠病学专科培训。
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