蛋白质来源似乎对小鼠肠道微生物组的种群和功能产生重大影响。
一项由北卡罗来纳州立大学的研究人员进行的新研究表明，动物饮食中的蛋白质来源可以对其肠道内微生物的种群和功能产生重大影响。这些微生物，称为肠道微生物组，可能影响我们健康的各个方面。这些发现可能有助于更好地理解如何预防和治疗目前影响全球数百万人的生活质量的胃肠疾病。
“我们今天吃的东西有问题，但我们还远未搞清楚是什么，”来自NC州立大学的博士后研究员、有关该研究的论文的共同通讯作者阿尔弗雷多·布莱克利-鲁伊兹说。“我们的实验室想知道不同饮食是如何影响肠道中的微生物，以及了解这些微生物在响应这些饮食时的功能。”
在这项研究中，研究人员特别关注饮食中的蛋白质来源——例如，牛奶、鸡蛋以及豌豆或大豆等不同植物中的蛋白质——如何影响小鼠的肠道微生物组。小鼠被喂食仅含一种蛋白质来源的饮食，每次持续一周，包括蛋白、糙米、大豆和酵母。
通过使用高分辨率质谱的综合元基因组-元蛋白组学方法，研究人员发现，在研究过程中，小鼠的肠道微生物组发生了很大变化，有些蛋白质来源显示出极端的效果。
“每次我们更改蛋白质来源时，肠道微生物组的组成显著改变，”布莱克利-鲁伊兹说。“对功能影响最大的蛋白质来源是糙米、酵母和蛋白。”
在审查肠道微生物组的功能变化时，研究显示饮食蛋白质的两个最大影响是氨基酸代谢，这一点是研究人员所预期的，而复杂糖的降解则并非如此。
“糙米和蛋白饮食增加了小鼠肠道微生物组中的氨基酸降解，这意味着微生物正在分解这些蛋白质，而不是从头合成自己的氨基酸，”布莱克利-鲁伊兹说。“这在直觉上是有道理的，因为蛋白质由氨基酸构成，但这是我们想要进一步深入研究的事项。一些氨基酸可以降解成毒素，而其他一些可能会影响肠脑轴，因此这些饮食可能有健康影响。”
研究还表明，附着在饮食蛋白质上的长链糖，即糖甘，其也在改变肠道微生物组功能中起作用。多种饮食蛋白质来源，包括大豆、米饭、酵母和蛋白，导致肠道中的微生物改变破坏糖甘的酶的产生，有时是显着的。
“这可能在健康方面意义重大，”布莱克利-鲁伊兹说。“在蛋白饮食中，特别是，一种细菌占据主导地位并激活了一群糖甘降解酶。然后我们在实验室中培养了这种细菌，发现它在含蛋白质的培养基中产生的糖甘降解酶与在含粘蛋白的培养基中产生的相似。”
粘蛋白是覆盖肠道内壁的物质，保护消化系统免受酸和病原体等物质的侵害。因此，如果细菌在产生分解粘蛋白的酶，无论是故意的还是无意的，它们可能会损害肠道内壁，并对肠道健康造成负面影响。
“我很高兴能在未来的研究中探索蛋白饮食中糖甘降解酶的表达与肠道微生物组对粘蛋白降解之间的潜在联系，”布莱克利-鲁伊兹表示。
北卡罗来纳州立大学植物与微生物生物学副教授、论文的共同通讯作者曼努埃尔·克莱纳表示，这项研究为未来研究蛋白质来源对肠道微生物组影响奠定了基础。
“我们研究的局限性之一是，这些饮食当然是非常人造的，可能导致结果被放大，”克莱纳说。“但我们现在显示蛋白对微生物组产生了极大影响。未来，我们非常希望理解这种效果在小鼠混合蛋白饮食中的机制。”
“我们的研究不仅显示了肠道微生物组中存在哪些细菌物种及其丰度，还显示了它们实际上在做什么。在这里，它们特别是在消化糖甘。结果是肠道饮食和功能方面真正重要的全面图景。”
来自NC州立大学的亚历山德里亚·巴特利特、亚瑟·S·麦克米兰、阿耶莎·阿万、莫莉·范霍伊·沃尔什、阿莉萨·K·梅耶霍弗、希米娜·温蒂拉、杰西·L·迈尔、坦纳·里奇和凯西·M·泰里奥共同撰写了这篇发表在《ISME期刊》上的论文。
这项研究得到了国家卫生研究院通过奖项R35GM138362、T32DK007737和P30 DK034987的支持，以及来自美国农业部国家食品与农业研究所的Hatch项目7002782的支持。
