基因和饮食哪个对肠道菌群影响更大？

　　

生物通报道：根据加州大学旧金山分校（UCSF）科学家一项最新研究表明，一个人肠道菌群所含细菌种类丰度的决定因素中，基因虽然很重要，但是饮食更为重要。这项小鼠研究探讨了这种先天和后天的平衡，相关研究结果发表在2014年12月18日的《Cell Host and Microbe》杂志。

肠道细菌的数量大大超过了我们自己的细胞，在我们一生当中，通常居住于我们体内的微生物物种，可通过影响我们的新陈代谢、甚至行为，进而影响着我们的健康。延伸阅读：肠道细菌会掌控我们的思想？

但是，肠道菌群的组成在个体之间的变化很大，并会随时间而改变。到现在为止，我们一直不清楚的是，这些变化是否更多的是由一个人不变的遗传背景差异所驱动，还是受不同饮食和其他环境因素的影响。

本文第一作者、UCSF微生物学和免疫学副教授Peter Turnbaugh指出：“在健康成年人体内，相同的微生物菌株和物种可以在肠道内定植很多年，而每一成员的相对丰度——换句话说是群落结构，却是高度动态的。”

可塑的微生物组
Turnbaugh说：“这些新的研究结果强调，不同于哺乳动物基因组——它们相对恒定，构成肠道菌群的微生物基因组则相对是可塑的。”

根据Turnbaugh介绍，这为肠道菌群不健康的群体治疗带来了希望。

Turnbaugh这样说道：“或许有一天我们可以设计某种饮食，形成有益于治疗的肠道基因组。好消息是，响应一种给定饮食的微生物，可能对于许多人的微生物群落都是相似的，这表明我们可能不需要为每一个人量身制定不同的干预措施。“

Turnbaugh的研究小组发现，使小鼠转变为高血糖、高脂饮食，可在三天时间内，以一种不依赖于个体小鼠之间遗传差异的可重复方式，可使肠道微生物群落丰度重塑到一种新的、稳定的组成。

这些发现，与Turnbaugh及其同事最近进行的一项人类研究一致，在这项研究中，当10名参与者食用纯素食或动物为主的饮食时，肠道微生物快速并可重复的改变。那项研究表明，饮食变化，可在几天内对肠道菌群发挥强大的作用。但是这项新研究——根据来自于数百只具有明确遗传背景的小鼠的数据——表明，饮食可在几天到几个月的时间内胜过宿主的遗传变异。

菌群随饮食变化而迅速改变
当Turnbaugh与Jeffrey Gordon一起在华盛顿大学进行他的毕业论文研究时，他就开始强烈怀疑，饮食可能是改变肠道菌群最重要的因素。Turnbaugh观察到，基因完全相同的双胞胎，肠道微生物并不比异卵双胞胎（他们只共有一半的基因）更相似。

在这项新研究中，Turnbaugh的实验小组，选取了5只小鼠，它们来自于5组不同的近交系小鼠，每种近交系小鼠在遗传上都是相同的。此外，他们还研究了4个株系的小鼠，它们缺乏免疫和肥胖相关的基因。还增加了200多只“远交”系小鼠——繁殖产生的后代具有丰富的、不难发现的遗传多样性。

研究人员给小鼠喂饲不同的饲料，在高脂肪、高糖饮食（包含14.8%的蛋白质、44.6%的脂肪和40.6%的碳水化合物）和低脂肪、植物膳食（包含22.2%的蛋白质、16%的脂肪和61.7%的碳水化合物）之间变换。

不管什么遗传背景的小鼠，粪便分析显示，高脂肪、高糖饮食可增加厚壁菌门成员的丰度，而拟杆菌门成员的丰度则降低。

Turnbaugh说：“在过去我们已经证明，响应高脂肪、高糖饮食的肠道菌群改变，可导致肥胖，我们一直非常感兴趣的是，这些生物的代谢活动是如何受饮食影响的。”

“微生物群落的变化是直接来自于胃肠道内的营养环境变化？还是间接由于改变的饮食对寄主生理学的影响（这种影响在基因型之间是一致的）？仍然是未来研究的一个迷人领域。”

另一个令人惊讶的发现是，当研究人员将小鼠恢复到原来的饮食之后，微生物丰度的变化在很大程度上被逆转——但不完全。肠道微生物受过去饮食印记以及目前饮食的影响。

Turnbaugh说：“重复的饮食改变表明，大多数肠道菌群变化是可逆的。但是我们也发现一些细菌物种，其丰度取决于先前的饮食印记。”

（生物通：王英）

生物通推荐原文：
"Diet rapidly and reproducibly alters the human gut microbiome." Nature 505, 559–563 (23 January 2014) DOI: 10.1038/nature12820

"Diet Dominates Host Genotype in Shaping the Murine Gut Microbiota." Cell Host and Microbe. DOI: dx.doi.org/10.1016/j.chom.2014.11.010