定居于肠道中的数十万亿肠道微生物是我们体内的一个“隐形器官”，它们参与许多重要的生理功能，如食物的消化和新陈代谢，帮助宿主抵抗感染等等。近日，加州大学戴维斯分校健康研究人员揭示了肠道微生物消化膳食纤维后产生的副产物如何帮助肠细胞保持肠道健康。这项重要的研究再次表明重建肠道菌群平衡是一个潜在治疗靶点，同时也加深了我们对肠道菌群与膳食纤维之间复杂相互作用。该研究于8月11日发表于Science期刊上。

该研究的资深作者，加州大学戴维斯分校医学微生物与免疫学教授Andreas Bäumler表示：“我们的研究表明，保持肠道健康的最佳方法之一可能是用我们肠道中的膳食纤维饲养那些有益微生物。膳食纤维是它们首选的食源来源。”

“众所周知，不同微生物群之间在肠道内上演着旷日持久的战争，我们的研究表明，有益微生物产生的信号促使肠道限制可能导致潜在有害微生物扩增的资源。”

肠道微生物能够代谢难以消化的膳食纤维，并产生短链脂肪酸，后者促进大肠细胞最大限度地利用氧气，从而限制扩散到肠腔中的氧气量。

“有趣的是，能够分解纤维的有益肠道细菌不能在富含氧气的环境中生存，这意味着我们的微生物群和肠细胞共同促进维持肠道健康的良性循环。”该研究的第一作者Mariana X.Byndloss说。

这项研究发现，宿主的过氧化物酶体增生激活受体γ（PPARg）是负责维持该循环的调节因子。“当这种宿主信号通路发生功能障碍时，它会导致肠腔内氧气含量增加，”Bäumler说，“这些较高的氧含量使我们更容易感染有氧肠病原体，如沙门氏菌或大肠杆菌，它们通过氧气来排挤竞争性的有益微生物。”

参考资料：1）How dietary fiber helps the intestines maintain health

2）Microbiota-activated PPAR-γ signaling inhibits dysbiotic Enterobacteriaceae expansion

Cell：缺乏膳食纤维，肠道细菌会反过来“吃你”

膳食纤维对于人体健康至关重要，有着治疗便秘、预防胆结石、控制体重等好处，被营养学界认定为第七类营养素，与蛋白质、脂肪、碳水化合物、维生素、矿物质与水6大营养素并列。一旦膳食纤维摄取过少，易增加肠癌、便秘等疾病的发病率。

除了我们自身，缺乏膳食纤维，对寄生在我们肠道内的微生物群会产生什么影响呢？最新一篇发表在《Cell》期刊的文章证实，缺乏纤维会导致肠道微生物处于“饥饿”状态，从而迫使它们吃我们！

肠道微生物组

人体内共生着数亿万亿计的微生物，它们与我们的健康息息相关，被称为“藏在人体内的黑科技”。其中，95%的微生物组居住在我们的胃肠道中，构成“肠道微生物组”。肠道微生物组中的细菌种类超过1000种，DNA容量是人类基因组的150倍。2/3肠道菌群因人而异。

肠道微生物组与宿主之间并不是简单的共生关系，它们负责形成免疫屏障防御病原菌入侵，帮助消化肠胃无法吸收的食物，生成一些维生素……。一旦肠道菌群结构和种类遭到破坏，紊乱的微生物系统易引发肥胖、糖尿病、肝脏疾病、炎症性肠病、肠易激综合征、腹泻、哮喘、自闭症、多发性硬化症甚至于衰老。

肠道微生物多集中于肠道黏液层。黏液是粘膜系统的一部分，对于防御外源病原物入侵有着重要意义。

缺乏纤维，肠道菌群会蚕食黏液和肠壁

来自于密歇根大学医学院微生物学的副教授Eric Martens和卢森堡卫生研究所的Mahesh Desai带领团队完成了这一研究。它们构建了无菌小鼠，并培养在无菌环境中。这意味着，这些小鼠肠道内并没有微生物群。随后，研究人员将14种正常存在于人类肠道中的细菌移植入无菌小鼠中。

通过基因组测序技术，研究人员能够追踪每一个细菌的进化模式。他们借助无菌处理和遗传技术，试图解析不同膳食结构（富含纤维、不含纤维）对细菌活动的影响。

研究人员定制了3种食物：含有15%纤维的食物；富含可溶性纤维的食物（类似于膳食补充剂）；不含有纤维的食物。他们以不同的食物喂养试验小鼠，并用大肠杆菌感染它们。

结果发现：富含15%纤维的食物喂养的小鼠，它们肠道被感染的程度最轻。因为它们肠道黏液层较厚，可以防御细菌入侵。但是，如果小鼠摄取的是不含有纤维的食物，它们体内的肠道菌群会因为饥饿而“吃”黏液。一旦长期缺乏纤维，肠道菌群甚至于会“蚕食”肠壁。而且，使用富含可溶性纤维食物的小鼠，它们体内的肠道菌群依然会呈现出“饥饿”状态。

同时，肠道菌群会为了消化碳水化合物而分泌1600种不同的酶类。一旦缺乏纤维，肠道菌群会倾向于生成降解黏液的酶类，从而造成黏液层变薄。

总结

肠道微生物以纤维为食物，一旦缺乏纤维，它们会开始降解黏液。对于正常的肠道，黏液的生成和降解处于稳态。但是缺乏纤维，黏液的降解速率会比生成速度快。这无疑会增加肠道被感染的几率。

这一围绕纤维、肠道菌群和肠道屏障系统的研究提醒我们，均衡膳食合理补充纤维的重要性，因为一旦缺乏纤维，肠道菌会吃你！

饮食会直接影响肠道菌群，从而很可能会进一步影响肠道黏液以及相关疾病的发生。下一步，Martens和Desai希望研究不同的膳食结构对人类肠道菌群的影响，试图弄清楚低纤维饮食与炎症性肠病等慢性疾病之间的关联性。

参考资料：Eating fiber keeps gut microbes from eating you