一项由北卡罗来纳州立大学研究人员进行的新研究揭示了动物饮食中的蛋白质类型对其肠道微生物群（消化道内复杂的微生物群落）的组成和功能具有显著影响。这些发现可能有助于指导未来预防和治疗影响全球数百万人的胃肠道疾病的方法。
“我们今天吃的东西有问题，但我们还远没有弄清楚问题是什么，”北卡罗来纳州立大学的博士后研究员阿尔弗雷多·布莱克利-鲁伊斯（Alfredo Blakeley-Ruiz）说，他是这项研究的共同通讯作者。“我们的实验室想知道不同的饮食如何影响肠道内的微生物，并了解这些微生物在应对不同饮食时的功能变化。”
研究团队测试了各种膳食蛋白质来源——包括牛奶、鸡蛋和植物性蛋白质如豌豆、大豆、糙米和酵母——对小鼠肠道微生物群的影响。每组小鼠被喂食含有单一蛋白质来源的饮食一周，使研究人员能够隔离每种蛋白质如何影响肠道微生物生态系统。
通过结合宏基因组学和宏蛋白质组学方法，包括高分辨率质谱技术，研究团队发现微生物组成随着每种蛋白质来源的变化而显著改变。据布莱克利-鲁伊斯称，基于糙米、酵母和蛋清的饮食对功能的影响最为显著。
“每次我们改变蛋白质来源时，我们都观察到肠道微生物群组成的显著变化，”布莱克利-鲁伊斯说。
数据中出现了两个关键的功能变化：氨基酸代谢的转变和复杂糖类（也称为聚糖）降解的转变。虽然对氨基酸代谢的影响是可以预期的，但微生物群对聚糖的反应程度却是出乎意料的。
“糙米和蛋清饮食增加了小鼠肠道微生物群中的氨基酸降解，这意味着微生物正在分解饮食中的蛋白质而不是合成自己的氨基酸，”布莱克利-鲁伊斯说。“这对健康有重要影响，因为某些氨基酸可以降解成有害毒素或影响肠脑轴。”
此外，带有聚糖附着的蛋白质触发了微生物酶活性的重大变化，这些酶负责降解这些糖链。研究人员观察到，基于大豆、糙米、酵母和蛋清的饮食改变了微生物酶的产生——特别是蛋清饮食导致一种特定细菌占据主导地位并大量生产聚糖降解酶。
进一步的实验室测试表明，这种相同的细菌在存在蛋清蛋白的情况下产生的聚糖降解酶与其暴露于黏蛋白（一种保护肠道壁的物质）时产生的酶相似。
“如果细菌开始降解黏蛋白，它们可能会破坏肠道屏障并导致消化问题或疾病，”布莱克利-鲁伊斯解释说。“我很兴奋能在未来的研究中进一步探索这一联系。”
共同通讯作者、北卡罗来纳州立大学植物和微生物生物学副教授曼努埃尔·克莱纳（Manuel Kleiner）指出，尽管该研究的饮食非常受控，可能会放大某些效果，但这些发现为蛋白质类型如何影响肠道健康提供了关键见解。
“一个限制是饮食非常人工化，这可能会放大结果，”克莱纳说。“但现在我们知道蛋清蛋白对肠道微生物群有特别强的影响。未来，我们希望了解这种情况在更现实的混合蛋白质饮食中是如何表现的。”
他补充说：“我们的研究不仅显示了哪些细菌物种存在及其丰度，还揭示了它们在做什么。在这种情况下，我们看到特定的聚糖消化，为我们提供了饮食如何影响肠道功能的更完整图景。”
这项研究为未来针对饮食对微生物群影响的更具体研究铺平了道路，并可能导致更个性化的饮食建议以支持肠道健康。
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