肠道内细菌的混合可能更多地取决于饮食而不是基因

根据加州大学旧金山分校的科学家们的最新小鼠实验，基因很重要，但饮食可能在决定组成个人肠道微生物群的数百种健康塑造细菌物种的相对丰度方面更为重要，该实验旨在探索这种自然与后天平衡，于2014年12月18日在《美国医学杂志》在线发表细胞宿主和微生物．

肠道细菌的数量远远超过我们自身的细胞，而在我们一生中通常生活在我们体内的微生物物种可以通过影响我们的新陈代谢甚至我们的行为来影响我们的健康。

但肠道菌群的组成在个体之间差异巨大，并且可能随着时间的推移而变化。到目前为止，人们还不清楚变异更多是由人们不可改变的遗传背景的差异造成的，还是由不同的饮食和其他环境影响造成的。

“在一个健康的成年人体内，相同的微生物菌株和物种可以在肠道中定植数年，而每个成员的相对丰度——换句话说，群落结构——是高度动态的，”加州大学旧金山分校微生物学和免疫学助理教授、该研究的负责人彼得·特恩堡博士说。

塑料的微生物

“这些新的结果强调，与相对恒定的哺乳动物基因组不同，组成肠道微生物组的微生物基因组是相对具有可塑性的，”特恩堡说。

据特恩堡说，这为治疗肠道微生物不健康的人带来了希望。

“也许有一天，我们有可能设计出一种饮食来塑造肠道微生物组在某种程度上是有益的，”特恩堡说。“好消息是，对于许多人的微生物群落来说，微生物对特定饮食的反应可能是相似的，这表明我们可能不需要为每个人量身定制不同的干预措施。”

特恩堡的研究小组发现，将小鼠换成高糖、高脂肪的饮食，可以在三天内将肠道微生物群落的丰度重新塑造为一种新的、稳定的组成，这种方式在很大程度上不依赖于个体小鼠之间的遗传差异。

这一发现与Turnbaugh及其同事最近进行的一项人体研究相一致肠道微生物当10名参与者被喂食纯素或动物性饮食时，这种变化迅速且可重复地发生。这项研究表明，饮食紊乱可以在几天内对肠道菌群产生强烈影响。但这项基于数百只具有明确遗传背景的小鼠的数据的新研究表明，饮食可以在几天到几个月内战胜宿主的遗传变异。

微生物群随着饮食的变化而迅速变化

特恩堡在圣路易斯华盛顿大学与医学博士杰弗里·戈登(Jeffrey Gordon)进行研究生研究时，开始强烈怀疑饮食可能是改变肠道微生物群的最重要因素。特恩堡观察到，基因相同的人类双胞胎的肠道微生物群与只有一半相同基因的异卵双胞胎的肠道微生物群并不相似。

在这项新研究中，特恩堡的实验室团队从五个不同的近交系小鼠中选取了小鼠，这些小鼠的所有成员在基因上都是相同的。此外，他们还研究了四种缺乏与免疫和肥胖有关的关键基因的小鼠。此外，还有200多只“非亲代”小鼠被培育出具有丰富的易于追踪的遗传多样性的后代。

研究人员给老鼠喂了两种不同的饮食，一种是高脂肪、高糖的饮食，包括14.8%的蛋白质、44.6%的脂肪和40.6%的碳水化合物;低脂的植物性饮食包括22.2%的蛋白质，16.0%的脂肪和61.7%的碳水化合物。

无论小鼠的遗传背景如何，粪便分析显示，高脂肪、高糖饮食增加了厚壁菌门成员的丰度，降低了拟杆菌门成员的丰度。

Turnbaugh说:“我们过去已经证明，高脂肪、高糖饮食对肠道微生物群的影响会导致肥胖，我们一直对这些微生物的代谢活动如何受到饮食的影响非常感兴趣。”

“微生物群落的变化是直接源于胃肠道营养环境的改变，还是间接源于改变饮食对宿主生理的影响，这些影响在基因型上是一致的，这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时，微生物丰度的变化在很大程度上逆转了——但不是完全逆转。的肠道微生物区系既受过去饮食的影响，也受现在饮食的影响饮食．

“反复的饮食变化表明，大多数的变化肠道微生物群都是可逆的，”特恩鲍说。“但我们也发现了细菌种类，它们的丰度取决于之前的摄入。”