一杯牛奶和一片面包看起来不像药物。但加州大学河滨分校的一项新研究表明,普通食物中的某些蛋白质可以大大增加霍乱细菌在肠道中立足的难度,至少在老鼠身上是这样。
研究发现,富含酪蛋白(牛奶和奶酪中的主要蛋白质)的饮食以及富含小麦麸质的饮食,显著降低了霍乱细菌在肠道中的定植能力。这种差异并非微不足道。研究团队看到“仅因饮食不同,霍乱定植量就出现了高达100倍的差异”,加州大学河滨分校微生物学与植物病理学副教授、该研究的资深作者安塞尔·萧说道。
“我并不惊讶饮食会影响感染者的健康状况,”萧说,“但影响的程度让我感到惊讶。”
霍乱是一种严重的细菌感染,会引起腹泻,如果不治疗可能致命。公共卫生官员通常关注清洁水源和快速补液。抗生素可以缩短病程,但不能中和霍乱留下的毒素。这一新发现指向了另一种防御层面:在病原体占据主导地位之前改变肠道的战场。
测试饮食作为抵御感染的盾牌
这项研究始于一个直接的问题。科学家们已经知道食物会强烈塑造肠道微生物组——即生活在人体内的微生物群落。研究人员想了解饮食是否也能影响入侵病原体的命运。
为了验证这一想法,研究团队给老鼠喂食了精心设计的饮食,这些饮食侧重于不同的宏量营养素。他们比较了高蛋白、高简单碳水化合物和高脂肪的饮食。然后测量了感染后霍乱细菌在肠道中的定植情况。
结果按饮食类型清晰地分开了。高脂肪饮食对减缓感染几乎没有作用。富含简单碳水化合物的饮食仅产生有限的效果。但富含乳制品蛋白或小麦麸质的饮食“几乎将病原体拒之门外”,根据研究摘要。
“与均衡饮食相比,高蛋白饮食具有最强的抗霍乱效果之一,”萧说。“而且并非所有蛋白质都一样。酪蛋白和小麦麸质是明显的赢家。”
最显著的结果之所以突出,是因为霍乱不需要太多时间就能造成伤害。如果细菌能迅速繁殖,它们就能压倒肠道并引发严重的腹泻,使霍乱如此危险。定植量的大幅下降可以改变疾病进程,尤其是在治疗延迟的地区。
两种蛋白质如何解除霍乱的武器
研究人员随后寻找了定植量大幅下降背后的生物学原因。他们发现证据表明,酪蛋白和小麦麸质抑制了霍乱在肠道内占领地盘的关键工具之一。
霍乱细菌表面携带一种微小的注射器状结构。科学家称之为六型分泌系统(T6SS)。你可以把它想象成一个微型武器,细菌用它向邻近细胞(包括竞争的微生物)注入毒素。当霍乱能杀死邻居时,它就能为自己清理出空间和资源。
在这项研究中,当这个系统被抑制时,霍乱就很难占据上风。没有有效的六型分泌系统,细菌更难杀死其他肠道微生物并争夺生长空间。这种优势的丧失帮助常驻微生物组坚守阵地。
这个细节很重要,因为它将故事从简单的营养转向了微生物竞争。这些蛋白质不仅仅是“喂养”宿主。它们似乎改变了肠道内战斗的规则。
这项工作也突出了一个如果你曾生过病可能会感同身受的主题。感染不仅仅关乎病原体。它还关乎病原体进入的环境。你吃的东西塑造了那个环境。
为什么这在霍乱仍然肆虐的地方很重要
在清洁水源有限的亚洲和撒哈拉以南非洲部分地区,霍乱仍然是一个公共卫生威胁。治疗以补液为中心,补充流失的液体和盐分。抗生素可以提供帮助,但它们有局限性。
抗生素不能消除霍乱毒素,这些毒素可能继续引起症状。滥用抗生素还会增加许多细菌的耐药性风险。萧说,耐抗生素的霍乱并非迫在眉睫的威胁,但细菌适应得很快。
“饮食策略不会像药物那样产生抗生素耐药性,”萧说。
这一点使得饮食预防从公共卫生角度看颇具吸引力。改变饮食可能成本低、风险低。它还可以与标准措施并行使用,而不是取代它们。清洁水源、卫生设施和补液仍然是核心。饮食可以增加另一层保护,尤其是在脆弱社区。
萧还提到了一个实际优势。“从监管意义上讲,小麦麸质和酪蛋白被视为安全的,而微生物则不然,所以这是一种更容易保护公众健康的方式,”他说。
从小鼠结果到人类可能性
研究人员提醒说,他们的发现来自老鼠。尽管如此,萧预计高蛋白饮食可能对人类也有类似效果。他想利用人类微生物组来测试这一想法,并探索类似的饮食模式是否能抑制其他感染。
“有些饮食会比其他的更成功,但如果你尝试用这种方法对付霍乱以外的病原体,我怀疑我们也会看到有益的效果,”萧说。“我们越能改善人们的饮食,就越可能保护人们免受疾病侵袭。”
未来的工作可能有助于回答关键问题。需要多少蛋白质才能降低风险?时机更重要——是在感染前、感染期间还是两者都重要?同样的效果在不同地区和不同饮食塑造的不同肠道微生物组中是否成立?
目前,这项研究提供了一个具有实际意义的提醒。食物不仅为你的身体提供能量。它还塑造了你体内看不见的微生物群落,而这个群落可以帮助决定病原体是繁盛还是失败。
研究的实际意义
这项工作表明,饮食可以通过降低霍乱细菌在肠道中的定植能力来减轻疾病严重程度。如果在人类身上得到证实,以蛋白质为重点的营养补充可以补充高风险地区以补液为基础的护理。
研究结果指出,酪蛋白和小麦麸质是低成本预防项目的可能工具。它们可能比新药更容易部署,并且不会以同样的方式产生抗生素耐药性压力。
对于研究人员来说,这项研究突出了一个明确的目标机制:六型分泌系统。未来的研究可以测试基于饮食的抑制这种系统是否在不同微生物组中有效。
结果还鼓励针对其他肠道病原体进行更广泛的测试。类似的实验可以揭示哪些饮食能削弱常见的细菌“武器”,并增强天然的定植抵抗力。
研究结果已在线发表在《细胞宿主与微生物》期刊上。
原故事“牛奶和小麦蛋白被确定为对抗霍乱的有效防御”发表在《新闻的积极面》上。
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