肠道中的产甲烷微生物帮助一些人从高纤维饮食中获取更多卡路里。这一发现暗示了未来个性化营养的可能性，即根据我们独特的微生物组成来指导营养摄入。
在你的肠道深处生活着一个繁忙的微生物世界，每个微生物都在消化你的食物中扮演着角色。其中有一种不寻常的微生物会产生甲烷——这种气体通常与奶牛和垃圾填埋场有关，而不是人类。根据亚利桑那州立大学(ASU)的最新研究，这种产甲烷微生物可能会影响你的身体从所吃食物中提取多少卡路里。
生活在消化道中的微生物集合被称为肠道微生物组。虽然每个人都有微生物组，但有些人的微生物组会产生大量甲烷，而另一些人则产生很少。
微生物与纤维中隐藏的能量
研究发现，那些微生物组产生更多甲烷的人往往能从高纤维食物中提取更多能量。这可能有助于解释为什么同一餐食在到达结肠后，对不同个体提供的卡路里数量不同。
研究人员强调，高纤维食物仍然有益。无论甲烷水平如何，人们通常从富含加工食品的典型西方饮食中吸收更多卡路里。即便如此，在富含纤维的饮食中，卡路里吸收量取决于一个人肠道产生的甲烷量。
这些发现表明，肠道甲烷可能成为个性化营养的关键因素——一个根据每个人消化系统中独特的微生物活性来定制饮食的未来。
"这种差异对饮食干预具有重要意义。它表明，即使在相同饮食下，人们的反应也可能不同。部分原因在于他们肠道微生物组的组成，"该研究的主要作者、生物设计微生物组健康中心的研究生研究员布莱克·迪克斯(Blake Dirks)说。迪克斯也是亚利桑那州立大学生命科学学院的博士生。
认识产甲烷微生物
发表在《ISME Journal》上的这项研究确定了关键角色：被称为产甲烷菌(methanogens)的产甲烷微生物。这些微生物似乎与更高效的消化和更高的能量吸收有关。
微生物组的一项主要工作是分解人体自身无法消化的食物。微生物将纤维发酵成短链脂肪酸(SCFAs)，这是一种有价值的能量来源。在此过程中，会释放氢气。过多的氢气会减缓发酵，但其他微生物通过消耗氢气来防止这种情况——保持消化化学平衡。
产甲烷菌就是这些氢气消耗者。当它们以氢气为食时，会释放甲烷作为副产品。它们是人类肠道中唯一能产生这种气体的微生物。
"人体本身不会产生甲烷，只有微生物才会。因此我们认为它可以作为一种生物标志物，表明微生物高效生产短链脂肪酸，"该研究的通讯作者、生物设计微生物组健康中心主任罗西·克拉伊马尔尼克-布朗(Rosy Krajmalnik-Brown)说。
微生物如何可能塑造新陈代谢
亚利桑那州立大学的研究人员发现，这些微生物之间的相互作用可能直接影响新陈代谢。产生更多甲烷的参与者也具有更高水平的短链脂肪酸，表明肠道中正在创造和吸收更多能量。
为了测试这些效果，每位参与者遵循两种不同的饮食。一种包括高度加工的低纤维食品，而另一种则强调全食物和纤维。两种饮食含有相同比例的碳水化合物、蛋白质和脂肪。
这项研究是与AdventHealth转化研究所合作进行的，该研究所提供了一个专门设施的使用权限。每位参与者在一种称为全室测热仪的密封酒店式房间中停留六天。这种环境使研究人员能够精确测量新陈代谢和甲烷排放。
与依赖单一呼吸测试的传统方法不同，这种设置持续捕获通过呼吸和其他排放释放的甲烷，提供了对微生物活动更准确的观察。
"这项工作突显了临床转化科学家和微生物生态学家之间合作的重要性。通过全室测热法对能量平衡进行精确测量，结合亚利桑那州立大学的微生物生态学专业知识，使得关键创新成为可能，"该研究所的合著者兼副研究员凯伦·D·科宾(Karen D. Corbin)说。
追踪能量和微生物活动
从血液和粪便样本中收集的数据揭示了参与者从食物中吸收了多少能量以及他们肠道微生物的活跃程度。然后研究人员将高甲烷产量的人与低水平的人进行了比较。
几乎所有参与者在食用高纤维饮食时吸收的卡路里都比食用加工食品饮食时少。然而，那些甲烷产量较高的人从富含纤维的食物中吸收的卡路里比系统中甲烷含量较低的人更多。
迈向个性化健康的一步
这些发现为未来的研究和医学应用奠定了重要基础。
"我们研究中的参与者相对健康。我认为值得研究的是其他人群如何对这类饮食做出反应——肥胖、糖尿病或其他健康状况的人，"迪克斯说。
尽管该研究的目的不是诱导减肥，但一些参与者在遵循高纤维饮食时确实减掉了一些体重。未来的研究可能会探索产甲烷菌如何影响减肥努力或专业营养计划。
"你可以看到微生物组个性化的重要性，"克拉伊马尔尼克-布朗说。"特别是，我们为这个实验精心设计的饮食对每个人产生了不同的效果，部分原因是有些人的微生物组比其他人产生更多的甲烷。"
亚利桑那州立大学研究团队的其他成员包括布鲁斯·里特曼(Bruce Rittmann)教授和研究生研究员泰勒·戴维斯(Taylor Davis)。
该项目由美国国立卫生研究院国家糖尿病与消化及肾脏疾病研究所资助。
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