Cell：首次构建出食物中的化合物与人体肠道细菌相互作用的分子图谱

对于美食家和营养学家来说，“肠道健康”是一个越来越热门的词汇，这是有道理的，因为生活在我们肠道中的数万亿微生物和细菌与健康和疾病的许多方面都有关系。

在一项新的研究中，来自耶鲁大学微生物科学研究所的研究人员朝着根据个人肠道健康需求量身定制的循证个性化营养迈出了重要的一步。他们绘制了第一张系统地显示某些食物中的分子如何与我们独特的肠道细菌相互作用的分子图谱。相关研究结果于2024年9月24日在线发表在Cell期刊上，论文标题为“Microbial transformation of dietary xenobiotics shapes gut microbiome composition”。论文通信作者为耶鲁大学微生物科学研究所的Andrew Goodman教授。

Goodman及其研究团队以早先对医用药物和肠道细菌的研究为基础，着手了解为什么不同的人对相同的食物有不同的反应。

Goodman实验室前博士后、论文第一作者Elizabeth Culp解释说，“我们知道，饮食是我们健康的一个重要组成部分，它塑造了我们的微生物组。”

虽然大量研究已经描述了纤维等 “宏量营养素（macronutrients）”对我们肠道微生物组的影响，但令人惊讶的是，人们对食物中的其他小分子成分如何驱动健康知之甚少。

Culp说，“除了科学文献中的一些轶事，关于人们可以通过改变饮食来帮助他们控制糖尿病或癌症等疾病风险因素的证据并不多。这可能是因为我们的微生物组对食物中存在的相同分子做出了不同的反应。”

Goodman团队设计了食物中的小分子与肠道中不同细菌之间相互作用的系统图谱。这项研究首次描述了负责膳食化合物代谢转化的特定微生物基因，以及膳食化合物如何改变人体微生物组的机制。

他们利用耶鲁大学西校区分析核心的液相色谱-质谱联用技术，将不同的分子与肠道细菌结合起来，为大约150种膳食“外源性”化合物构建了生长模型和图谱。耶鲁大学基因组分析中心的测序使得他们能够测量人类肠道群落组成的变化程度。

图片来自Cell, 2024, doi:10.1016/j.cell.2024.08.038

Goodman说，“我们对变化的程度感到惊讶。同一种膳食化合物可以极大地重塑某些人的肠道微生物群落，而对其他人的肠道微生物群落几乎没有影响。”

这种分子图谱为解释不同人群之间的这些不同反应提供了一种机制，显示了膳食化合物如何影响肠道微生物的生长，以及该化合物在代谢上如何被肠道微生物群落改变。

预测一个人对特定食物的反应，以及最终如何影响其健康，仍然很困难。但这些发现为人们了解不同人的代谢反应有何差异，以及这些差异如何影响肠道中“好”或“坏”细菌的生长提供了基础。

Culp总结说，“如果我们能够找出决定微生物组如何对食物中的分子做出反应的特定微生物基因，以及这些基因在不同人的微生物组中有何不同，那么癌症、糖尿病或胃肠道感染等疾病的相关性就会开始变得有意义。这是为个性化营养策略提供定制饮食建议的第一步。” （生物谷Bioon.com）

参考资料：

Elizabeth J. Culp et al. Microbial transformation of dietary xenobiotics shapes gut microbiome composition. Cell, 2024, doi:10.1016/j.cell.2024.08.038.