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【文献速递】自然综述：个性饮食与肠道菌群的关系

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2024-09-28 14:28

近日，在《自然综述微生物》在线发表了来自以色列魏曼科学研究所，中山大学，德国海德堡大学研究者们的合作综述，总结了关于肠道菌群和个性化饮食的联系和发展[1]。

肠道菌群是人类密不可分的伙伴，菌群对于疾病的预防，发生和发展都有重要的参与作用，针对于肠道菌群的研究是目前科学研究的热点。文章回顾了饮食模式和膳食构成对于肠道菌群的影响，认为个性化的饮食是调节肠道菌群的重要方式，同时肠道菌群也能为个性化饮食结构的设计和调整提供帮助。作者还就如何为疾病的防治和管理提出了大胆的设想，本文在此总结了几个重要观点：

（图源：www.gut microbiota for health.com）

【个性化的饮食影响菌群的作用

可作为疾病防控的新手段】

饮食能够直接影响菌群的功能，通过调控饮食来重塑宿主和菌群的交互，将作为疾病防控的新手段。这也是医学营养治疗发展的主要方向。

（示意图：饮食影响肠道菌群，菌群又能影响宿主的生理变化来影响疾病）

【季节变化，昼夜节律，旅居迁徙等

所造成的变化引导着肠道菌群的组成和功能】

除了季节变动，饮食变化以外，人们的迁徙活动，居住的地域特点（如城市和乡村）也会使菌群的特性的产生变化，这样的节律变化首先是通过饮食来影响菌群的。常说的“水土不服”就是在说明这样的变化。最近《Science》上发表了关于这方面的最新文章，来自德州大学西南医学中心的研究团队再次发力，进一步解释了肠道菌群参与体内节律的新证据，肠道菌群通过影响小肠上皮细胞中的一种蛋白HDAC3，可进行代谢节律的调控，使得人的肠道在白天完成主要的脂肪吸收，让体内的代谢活动根据正常的生物钟来进行[2]。作息失调一并导致菌群节律的失衡，脂肪吸收的控制网络也一并失衡，肥胖也就更容易发生。

（季节变化、生活节律和饮食习惯的变化，以及人类迁徙和居住环境的变化将影响微生物的组成，图源：参考文献1）

【通过菌群和宿主的个性化反应

来设计个性化饮食】

研究已经表明，特定的菌属的变化能够反应特定饮食成分。个性化饮食所营造的独特菌群结构，也对应着宿主的特定代谢环境，所以，菌群和宿主的特性也能以一定的饮食模式的变化来得到修正和补充。通过菌群的中介作用，个性化的饮食的调整能够影响宿主的机体代谢。基于这些交流特点，可以使用菌群信息来预测和设计个性化饮食的方案，进而目标性地调整机体代谢。

（文章中作者提出的个性化饮食设计预测示意图，图源：参考文献1（图译））

【利用人工智能建立基于

菌群特征的个性化营养治疗方案】

文章的最后，作者们又聚焦当下热点，提出了今后的发展方向，即如何利用更有效个体化的菌群特征来制定个性化的营养治疗方案。作者提出，在目前人工智能（AI）已经较为成熟的时代，通过机器学习、AI等方式，对于个体的疾病，菌群，生活习惯等多个参数进行分析，得出关于疾病预防，病情控制和生活调整的具体方案，将是今后医学营养治疗的发展提供极大的帮助。

（基于临床数据和个人参数通过AI等机器学习的方式来设计饮食方案，图源：参考文献1（图译））

文章的最后，作者也承认，目前使用微生物组分析来进行个性化饮食的制订还是面临诸多挑战的，基于当前人体研究的限制性和个体的复杂化程度，想要获得大量的人体研究基础是很难的，作者也在呼吁针对多人群的大样本，大队列，长时间的研究来充分的了解饮食，微生物和人体三者间的相关作用。

微生物组研究中的不可控性和不均一性，是其研究可靠性和有效性的另外一个重要影响因素，目前对于菌种的识别，特别是其基因组的识别工作，局限性还是很大，无法得到标准化的微生物基因组数据是阻碍本领域研究的重要原因。但是作者也坚信，基于肠道微生物信息的医学营养治疗模式会是未来防治疾病不可或缺的一环。也许在不久的将来，通过肠道中一个小小的微生物的变化，就能从为我们的健康和疾病的提供完整充分的解决方案。

【参考文献】

1. Kolodziejczyk Aleksandra A,Zheng Danping,Elinav Eran,Diet-microbiota interactions and personalized nutrition.[J] .Nat. Rev. Microbiol., 2019.

2. Kuang Zheng,Wang Yuhao,Li Yun et al. The intestinal microbiota programs diurnal rhythms in host metabolism through histone deacetylase 3.[J] .Science, 2019, 365: 1428-1434.

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