Nature子刊：饮食快速改变“第二基因组”

哈佛大学的一篇综述表明，在一天之内，饮食可以改变肠道中的微生物群——特别是那些耐受胆汁的微生物，也会改变肠道细菌所表达的的基因类型。这篇综述文章发表在最近的《Nature Reviews Microbiology》杂志。

　　

生物通报道：俗话说的好，人如其食。但是新的证据表明，你的肠道微生物也可能同样如此。

哈佛大学的一项研究表明，在一天之内，饮食可以改变肠道中的微生物群——特别是那些耐受胆汁的微生物，也会改变肠道细菌所表达的的基因类型。这篇综述文章发表在最近的《Nature Reviews Microbiology》杂志。

本文资深作者、艺术与科学学院系统生物学中心的Peter Turnbaugh 指出：“让我们感到很兴奋的是，我们和其他研究机构在动物模型中发现，饮食可能对肠道微生物迅速产生重大的影响。但是，人类肠道中的微生物如何响应饮食的变化，这些变化达到何种程度将在不同的人当中是相似的，目前还不明确。在这项研究中我们第一次发现，在过去的日子里，一种新的饮食可以重塑微生物群落，并且这些变化是一致的和可逆的。”

随着越来越多的证据表明，肠道微生物不仅在消化过程中发挥作用，而且还会影响整体健康。本文第一作者、前哈佛学者学会的初级研究员、最近被任命为杜克大学助理教授的Lawrence David说，操纵这些微生物群的能力，可能为治疗某些疾病提供新的途径。

David说：“这是这项工作令人兴奋的部分：人类肠道微生物组对饮食变化的响应，时间尺度比人们想象的更短。这表明，通过宿主作用改变肠道微生物，至少是可行的。”

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在当前这项研究中，研究人员招募了11名志愿者，首先收集每个参与者肠道微生物组的基准数据。连续四天，他们吃正常饮食，并详细记录他们消费的一切。基线期后，每名参与者花了五天时间吃素，包括燕麦、餐用大米、洋葱、西红柿、南瓜、大蒜、豌豆、扁豆，把香蕉、芒果和木瓜当零食吃。

就像普通饮食一样，参与者保持日常食物记录，并收集了样本来追踪其肠道中的微生物如何改变。五天之后，他们恢复到普通饮食，进行为期六天的 “清除”期，以确定在他们所消化的饮食引起任何变化之后，他们的微生物恢复的多快。

然后，每名参与者花了五天的时间，采取一种由动物产品组成的饮食，包括早餐吃熏肉和鸡蛋、午饭吃排骨和牛胸肉，晚餐吃香肠、火腿和选择性的奶酪。零食包括纤丝奶酪、香肠、炸猪皮。

David说：“使用参与者收集的样品，我们看到，在一天之内，当动物产品饮食进入肠道后，不同细菌的丰度发生了变化。关于这两种饮食，我们看到，在志愿者改变饮食后的三天或四天，细菌所表达的基因类型发生了重大改变，细菌活性的代谢副产物也发生了变化——如短链脂肪酸。”

虽然这项研究结果表明，饮食可以影响肠道微生物的组成，但同时也表明，这些变化可能对人类健康具有非常现实的意义。但他强调，这一发现仍然是初步的，已知可引起小鼠结肠炎的一种细菌，在进食了动物产品饮食的志愿者体内是增加最明显的细菌种群。

早期的研究表明，在小鼠中，牛奶脂肪含量高的饮食可增加胆汁的产生，进而导致嗜胆菌属（Bilophila）的增加。David和他的同事们认为，在当前研究中看到的嗜胆菌属增加，可能与动物产品饮食中包含的奶酪有关。

他说：“我们没有打算寻找这个，但是当我们想知道哪些细菌增加最显著时，它位于列表的最顶部。我们不能从这项研究中得出‘嗜胆菌是否可能导致人类结肠炎’的结论，但是我们的数据表明，这种结肠炎相关的细菌可以通过饮食而得以丰富。”

David说，这些发现将来可能指出，饮食变化何时可用于治疗某些疾病，而不是药物或者手术。他说：“这是这个领域的一部分前景，我们可以在某种程度上，通过改变饮食或行为，塑造微生物来改善健康。人们把肠道微生物组称为‘第二基因组’——首先是我们自己的，但是有趣的是，第二基因组可能是可塑的，并响应我们所选择的生活方式。”

科学家很早就知道，饮食会改变我们的“第二基因组”——肠道菌群。发表在2013年12月11日《自然》（Nature）杂志上的一项新研究表明，在一日之内由正常饮食转变为只吃动物性食物或植物性食物，也会改变细菌的数量和种类，甚至是细菌的行为方式。相关阅读：Nature：饮食快速改变人类“第二基因组”。

根据德克萨斯大学奥斯汀分校的一项最新研究表明，生活在男性和女性肠道中的微生物，对饮食的反应有所差异，即使是相同的饮食。相关研究结果发表在2014年7月29日的《自然通讯》（Nature Communications）杂志。这些结果表明，旨在通过营养改善人类健康和治疗疾病的疗法，可能需要为每种性别量身打造。相关阅读：饮食对肠道微生物的影响男女有别。

那么，基因和饮食，哪个对肠道菌群影响更大呢？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。相关阅读：基因和饮食哪个对肠道菌群影响更大？。

（生物通：王英）

生物通推荐原文摘要：
The microbial pharmacists within us: a metagenomic view of xenobiotic metabolism
Abstract: Although the importance of human genetic polymorphisms in therapeutic outcomes is well established, the role of our 'second genome' (the microbiome) has been largely overlooked. In this Review, we highlight recent studies that have shed light on the mechanisms that link the human gut microbiome to the efficacy and toxicity of xenobiotics, including drugs, dietary compounds and environmental toxins. Continued progress in this area could enable more precise tools for predicting patient responses and for the development of a new generation of therapeutics based on, or targeted at, the gut microbiome. Indeed, the admirable goal of precision medicine may require us to first understand the microbial pharmacists within.