Cell Host & Micro：纤维、基因和肠道微生物组？科学家揭示人类炎性肠病的潜在诱发因子

腹痛、腹泻、体重减轻，这些炎性肠病（IBD）的症状可能会给机体带来一定的破坏性并让机体衰弱。如今尽管科学家们已经阐明了炎性肠病存在一定的遗传成分，但并不是每个有疾病家族史的个体都会患上这种疾病，迄今为止，研究人员在很大程度上并不清楚引起克罗恩病和溃疡性结肠炎（统称为炎性肠病）的环境诱发因素。

近日，一篇发表在国际杂志Cell Host & Microbe上题为“Opposing diet, microbiome, and metabolite mechanisms regulate inflammatory bowel disease in a genetically susceptible host”的研究报告中，来自密歇根大学医学院等机构的研究人员通过研究发现了饮食、基因和肠道微生物之间复杂的相互作用，为解开IBD的发病之谜提供了崭新视角。

这一最新研究建立在此前的研究基础之上，即低纤维饮食或会导致降解粘液的细菌不断增殖，这种细菌能通过摄入肠道粘膜内层进而繁殖。

对于某些个体而言，特别是那些白介素-10（IL-10）或其受体基因存在缺陷的婴幼儿和儿童，早发性炎性肠病的发生几率显著增加。为更深入剖析这一遗传关联，研究者选择了具有相似免疫异常的小鼠模型进行细致探究。尽管这些小鼠中部分会自发出现肠道炎症，但炎症程度各异，且在特定细菌存在和低纤维饮食的共同作用下，病情往往会进一步恶化。有趣的是，出生时肠道无菌的小鼠并未表现出患病迹象，暗示了微生物在IBD发病中的关键角色。

研究人员发现，他们能通过调整人类模型肠道微生物组的存在或缺失，以及小鼠模型的膳食纤维含量，来增加或减少机体的炎症水平。更重要的是，无纤维饮食所诱导的炎症似乎会随着机体中降解粘液的细菌嗜黏蛋白阿克曼菌(Akkermansia muciniphila)和粪便拟杆菌（Bacteroides caccae）丰度的增加而增加。

研究者Martens教授说道，这些细菌会开始在粘液层中寻找营养物质，从而减少粘液层的厚度和屏障功能，并促使微生物离宿主组织仅有10-100微米，在具有炎性肠病遗传特质的小鼠中，这或许就足以使其致病。

科学家揭示人类炎性肠病的潜在诱发因子

图片来源：Cell Host & Microbe (2024). DOI:10.1016/j.chom.2024.03.001

从另一方面来讲，给小鼠喂食高纤维饮食或能预防其机体炎症发生，即使从低纤维到高纤维饮食的小鼠也会出现炎症高峰，但随后就会下降，这一现象有力地暗示了纤维对于扭转粘膜损伤引发的炎症危害具有显著的修复作用。

颇具讽刺意味的是，在临床实践中，尤其是儿童炎性肠病的治疗中，广泛采用的是一种名为“单一肠内营养”（EEN）的配方饮食，但这种饮食往往严重匮乏纤维成分。然而，尽管如此，EEN饮食却依然能够在人类患者中展现出降低炎症的神奇疗效，其深层机制至今仍困扰着科研人员。

为揭示这一谜团，研究人员将这一配方干燥并喂予具有炎性肠病特质的小鼠。有意思的是，这些小鼠在进食后会出现不同程度的炎症，其中一些小鼠的炎症水平明显低于摄入无纤维饮食的小鼠，尽管EEN饮食也能减少机体的粘液厚度。

随后研究人员发现，在EEN喂食的小鼠中，称之为异丁酸盐（isobutyrate）的单支链脂肪酸的水平会升高，这或许就会抑制机体的炎症水平。异丁酸盐是由肠道内特定细菌通过发酵过程产生的代谢产物，据此，研究者推测，肠内营养饮食或许通过刺激特定菌群生成有益代谢物，从而在人体内发挥抗炎效果。

在上述研究成果的鼓舞下，下一步研究人员计划进一步调查饮食和细菌如何相互作用来改善儿童炎性肠病的治疗方法，并回答如何通过调节这些环境诱发因素来潜在逆转或预防这些疾病的发作。

本文研究发现为科学家们治疗炎性肠病提供了一条潜在的新途径，通过定制特定的膳食干预措施来影响机体肠道微生物组的功能，研究人员或许就有望操控这些细菌群落来减缓机体的炎症水平。

综上，本文研究强调了重点关注微生物功能（而不是分类单位）对人类炎性肠病影响的重要性，同时还揭示了一些饮食所介导的功能或许能对抗那些促进疾病的功能。

参考文献：

Gabriel Vasconcelos Pereira，Marie Boudaud，Mathis Wolter, et al. Opposing diet, microbiome and metabolite mechanisms regulate inflammatory bowel disease in a genetically susceptible host, Cell Host & Microbe (2024). DOI: 10.1016/j.chom.2024.03.001