飲食不當是全球非傳染性疾病的首要風險因素。2021 年,不健康飲食導致全球 720 萬人死亡、1.78 億傷殘調整生命年;而健康飲食每年可預防 1110 萬人過早死亡,到 2030 年能將全球過早死亡率降低 19%。
為什么同樣的飲食,有人吃了健康長壽,有人卻吃出慢性病?最新發表在《自然綜述:胃腸病學與肝病學》的重磅綜述給出了答案:腸道微生物組是連接飲食與健康的核心樞紐。我們吃的每一口食物,首先滋養的是腸道里的萬億微生物,它們通過代謝產物調控我們的免疫、神經和心血管代謝系統,最終決定了飲食的健康效應。
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這篇由全球 6 位頂尖微生物組科學家聯合撰寫的綜述,系統整合了從膳食模式到營養素、從基礎機制到臨床應用的最新研究,揭示了腸道菌群如何重塑營養科學的未來。
一、飲食:腸道微生物組的 “終極塑造者”
飲食是解釋腸道微生物組個體差異的最關鍵因素。從整體膳食模式到單個食物、再到具體營養素,每一個層次都在塑造我們獨特的菌群特征。
1. 膳食模式:比單一營養素更重要
研究發現,整體膳食模式對菌群的影響遠大于單一營養素。目前評估飲食對菌群影響的方法主要有兩種:
先驗指數法:如地中海飲食評分、DASH 飲食評分,能評估對健康飲食的依從性,但無法區分相同評分下的食物差異;
后驗數據驅動法:能從人群中識別出獨特的飲食集群,其中彈性素食飲食(富含植物性食物和乳制品,少量肉類)與最高的菌群 α 多樣性和最佳飲食質量相關,能解釋 1.3% 的菌群 β 多樣性變異,遠高于傳統健康飲食指數(0.42%)。
短期飲食干預(數天至數周)就能引起菌群的快速變化,而長期飲食改變(如移民到西方國家)會導致菌群的永久性重塑,并與代謝性疾病風險增加相關。此外,進食時間、晝夜節律也會影響菌群的每日振蕩,進而影響健康。
2. 食物與營養素:哪些在養菌,哪些在傷菌?
全球 15 項大規模人群研究一致證實:健康植物性食物能提升菌群多樣性,而超加工食品和紅肉則會降低多樣性。不同食物組對菌群 α 多樣性和 β 多樣性的影響存在明確規律。
表1 食物攝入與腸道微生物組關系的大規模基于人群的研究
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表2 食物組與腸道微生物組 α 多樣性和 β 多樣性的關聯
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在營養素層面,膳食纖維是菌群的主要能量來源,發酵產生的短鏈脂肪酸(SCFAs)是最重要的健康代謝物。蛋白質的影響具有兩面性:植物蛋白通常有益,而動物蛋白中的膽堿和肉堿會被菌群代謝為有害的 TMAO。高脂肪飲食,尤其是飽和脂肪,會降低菌群多樣性,而 ω-3 多不飽和脂肪酸則有益。此外,植物性食物中的多酚、維生素和礦物質也能通過調節菌群發揮健康作用。
二、菌群:飲食影響全身健康的 “關鍵信使”
腸道菌群不只是消化食物,更通過代謝產物將飲食信號傳遞到全身各個器官,調控免疫、神經和心血管代謝系統的功能。
1. 腸道屏障與免疫系統:菌群是第一道防線
飲食 - 菌群相互作用是維持腸道屏障完整性和免疫穩態的核心。膳食纖維能刺激黏液分泌,防止菌群過度降解黏液層;菌群產生的 SCFAs、色氨酸代謝物能增強緊密連接,抑制腸道炎癥。同時,這些代謝物還能調節 Treg 細胞、IL-22 等免疫細胞和細胞因子的功能,建立免疫耐受。
不健康飲食會破壞腸道屏障,導致 “腸漏”,細菌和內毒素進入血液,引發全身慢性低度炎癥,這是幾乎所有非傳染性疾病的共同基礎。
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圖1 飲食對腸道屏障和免疫的調控與微生物組相關
2. 腸 - 腦軸:飲食通過菌群影響情緒與認知
越來越多的證據表明,飲食對神經系統的影響很大程度上由菌群介導。菌群產生的 SCFAs 能穿過血腦屏障,調節小膠質細胞功能和神經遞質合成;色氨酸代謝物能影響大腦的 5 - 羥色胺水平,與抑郁癥、焦慮癥相關;多酚和發酵食品也能通過菌群改善認知功能和情緒。
西方飲食會導致菌群失調,破壞腸道屏障,引發神經炎癥,增加阿爾茨海默病、帕金森病等神經退行性疾病的風險。
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圖2 飲食與腸道微生物組相互作用調控神經系統功能
3. 心血管代謝系統:菌群決定代謝健康
菌群通過多種途徑調控能量代謝和心血管健康:SCFAs 能刺激腸內分泌細胞分泌 GLP-1 和 PYY,調節食欲和血糖穩態;菌群代謝膽堿和肉堿產生的 TMAO 會促進動脈粥樣硬化;菌群修飾膽汁酸調節脂質代謝;支鏈氨基酸的菌群代謝與胰島素抵抗密切相關。
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圖3 a纖維和其他碳水化合物代謝b 蛋白質和氨基酸代謝c 脂質和維生素代謝d 膽汁酸和非營養性食物及微生物化合物
三、菌群科學:重塑營養與公共衛生的未來
對飲食 - 菌群 - 健康關系的深入理解,正在從根本上改變我們的膳食指南和營養實踐。
1. 現有膳食指南:無意中符合菌群健康
雖然目前全球大多數膳食指南尚未明確以腸道菌群為導向,但它們推薦的 “多吃植物性食物、限制紅肉和加工食品、增加膳食纖維攝入” 等建議,恰好與維持健康菌群的要求一致。不過,現有指南可能需要進一步完善:例如,膳食纖維的推薦攝入量(25-30 克/天)可能偏低,更高的攝入量(35-50 克/天)能通過菌群獲得更好的健康保護;此外,還應強調纖維類型和食物多樣性的重要性。
2. 醫療飲食:菌群是療效的關鍵
多種用于疾病治療的醫療飲食,其療效很大程度上由菌群介導。例如,地中海飲食通過增加產 SCFA 菌改善代謝和抑郁;低 FODMAP 飲食通過減少菌群發酵緩解腸易激綜合征;生酮飲食通過改變菌群組成治療癲癇。
表3 已建立的醫療飲食示例及其對疾病的潛在腸道微生物組介導效應
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3. 精準營養:基于菌群的個性化飲食
個體間菌群的高度異質性,導致了飲食反應的巨大差異。精準營養通過整合菌群、基因組、臨床等多組學數據,能為每個人定制最適合的飲食方案。例如,基于菌群數據預測餐后血糖反應的準確率,已經超過了傳統的膳食建議;未來,我們還能根據菌群特征,預測誰能從膳食纖維補充中獲益,誰需要限制紅肉攝入。
結語
這篇《自然》頂刊綜述系統闡明了腸道微生物組在營養與健康中的核心作用,徹底顛覆了我們對 “吃什么才健康” 的傳統認知。未來,營養科學將從 “一刀切” 的公共衛生建議,走向基于個體菌群特征的精準營養時代。
雖然還有許多知識空白需要填補,但我們已經知道:健康的飲食,本質上是能滋養健康腸道菌群的飲食。多吃全谷物、蔬菜、水果和發酵食品,限制超加工食品和紅肉,不僅是為了我們自己,更是為了腸道里那萬億個與我們共生的微小生命。
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