研究人员展示了喂食西式饮食的小鼠在抗生素治疗后无法重建“健康的”、多样的肠道微生物群。这些小鼠在感染诸如沙门氏菌等病原体方面也更为易感。然而，喂食松散模仿地中海饮食的小鼠——富含来自水果、蔬菜和全谷物的植物纤维——在抗生素治疗后能够快速恢复健康和韧性的肠道微生物群。
现代西式饮食——富含加工食品、红肉、乳制品和糖——以可以对健康产生巨大影响的方式改变肠道微生物群的组成。这种饮食模式的水果、蔬菜和全谷物的摄入较低，减少了消化系统中微生物的多样性及其产生的代谢产物。这反过来又增加了与免疫系统相关的一些疾病风险，例如炎症性肠病。
在《自然》上发表的新研究中，芝加哥大学的研究人员展示了喂食西式饮食的小鼠在抗生素治疗后无法重建“健康的”、多样的肠道微生物群。这些小鼠在感染诸如沙门氏菌等病原体方面也更为易感。然而，喂食松散模仿地中海饮食的小鼠——富含来自水果、蔬菜和全谷物的植物纤维——在抗生素治疗后能够快速恢复健康和韧性的肠道微生物群。
“我们真的对西式饮食的小鼠与更健康饮食的小鼠在恢复过程中的巨大差异感到惊讶，”芝加哥大学医学科学家培训项目的学生、该研究的主要作者梅根·肯尼迪说。
森林火灾后的重建
抗生素对肠道微生物群能产生毁灭性的影响。尽管通常用于治疗特定病原体引起的感染，但抗生素是无差别的，能够消灭整个细菌群落，包括那些导致疾病的有害菌和帮助我们保持健康的共生菌。
芝加哥大学医学系马丁·博耶教授、该研究的高级作者及肯尼迪的博士生导师尤金·B·张医学博士将其比作森林火灾——这意味着在重建肠道内的细菌群落时生态学的自然法则起作用。考虑到肯尼迪的另一位导师、前芝加哥大学的乔伊·伯戈尔森博士研究植物如何与微生物相互作用和共同进化，这种比喻是很贴切的。伯戈尔森是本研究的另一位高级作者，现在担任纽约大学生物学的银教授以及西蒙斯基金会生命科学的执行副总裁。
“哺乳动物的肠道微生物群就像一片森林，当你破坏它时，必须按特定顺序发生一系列事件以恢复其原有健康，”张说。“当你处于西式饮食时，这种情况并不会发生，因为它没有在正确的时间为正确的微生物提供恢复所需的营养。相反，你最终会留下少数几种垄断这些资源的物种，而不会为其他需要复苏的生物奠定基础。”
不幸的是，抗生素的过度使用和西式饮食在美国很常见。这促使肯尼迪和张探索这种破坏微生物群的做法如何影响肠道健康。
他们开始用喂食典型西式饮食（WD）或多样的植物纤维和低脂肪的常规鼠饲料（RC）的小鼠进行实验。然后两组都接受了抗生素治疗。随后，一些小鼠继续保持同样的饮食，而另一些则转为另一种饮食。
研究人员还通过粪便微生物移植（FMT）在抗生素治疗后重新引入微生物到小鼠体内。使用FMT的理由是，它可以通过将来自健康动物的粪便中的微生物转移到另一只动物中，恢复肠道的健康平衡。
当研究人员分析这些不同实验组中微生物的组成时，他们发现只有在抗生素治疗前后都能恢复到健康平衡微生物的，是那些喂食RC的小鼠。阿戈恩国家实验室的计算生物学家克里斯托弗·亨利博士及其团队的进一步分析显示，这种饮食促进了代谢物网络的形成，为微生物重建健康生态系统奠定了基础。
然而，FMT对在WD饮食下的小鼠在抗生素治疗后的恢复几乎没有影响。这些小鼠也易感染常见的肠道病原体沙门氏菌。
“通过FMT向群落中输入什么微生物似乎并不重要，即使这个移植在各个方面都与理想的匹配，”肯尼迪说。“如果小鼠处于错误的饮食中，微生物不会留存，群落不会多样化，恢复也不会发生。”
再吃水果和蔬菜
肯尼迪和张表示，这表明饮食为多样、强健和韧性的肠道微生物群奠定了关键基础。除了促进整体健康外，其一个潜在的临床应用是在癌症治疗或器官移植后的患者中使用饮食来治疗感染。这些患者通常服用强效抗生素和免疫抑制药物，这可能导致多重耐药细菌的感染。再补充更多抗生素只会加重这种情况。相反，张表示，“也许我们可以用饮食重建在这些治疗下被抑制的共生微生物。我们能更快地恢复健康的微生物群，并防止更多多重耐药生物的出现。”
尽管有关于饮食如何改变肠道微生物群的新细节，该研究也重复了自古以来父母告诉孩子们的同样信息：吃水果和蔬菜，它们对你有好处。但两位研究人员也意识到，他们不能指望每个人为了健康在一夜之间成为素食者。
肯尼迪建议，人们可以考虑在即将进行手术并知晓将接受抗生素治疗时，向饮食中添加更多健康食品。张还在研究他所称的“吃蛋糕也能满足”的方法，即人们可以服用定制补充剂来增强肠道健康，即使他们的饮食没有显著改变。
“我已经成为食物可以具有药用性的信徒，”张说。“事实上，我认为食物可以是处方性的，因为我们可以最终决定哪些食物成分影响肠道微生物群的哪些种群和功能。”
这项研究《饮食超越微生物移植以驱动小鼠微生物群恢复》得到了国家卫生研究院、芝加哥消化道研究基金会、西蒙斯基金会、美国能源部以及香港中文大学的合作支持，后者得到了香港创新科技委员会的资助。
