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谷禾健康
现状
全球肥胖患病率的上升是一个主要的社会经济负担，肥胖与许多疾病的风险增加有关，包括糖尿病、心血管疾病和癌症。
尽管人们努力改善生活方式选择，提高对潜在病因的认识，但在预防和治疗肥胖方面的长期成功似乎有限，因为饮食诱导的体重减轻在5年随访后仅维持约25%。
近年来，在了解肠道微生物群作为宿主能量和底物代谢调节器参与肥胖和相关心脏代谢并发症方面取得了进展。因此，通过肠道微生物群靶向宿主代谢可能是饮食干预减轻体重的一项重要策略。
过去十年中，关于肠道微生物组对宿主代谢影响的研究数量呈指数增长，研究的数量和质量都在迅速发展，这些研究表明，基线微生物组成可以预测包括肥胖在内的代谢综合征。然而，研究同时表明微生物群组成的调节不可能会在所有条件下对人体代谢产生重要积极的影响，而这种影响取决于个体的特征，例如年龄、习惯性饮食、代谢表型和基线肠道微生物谱。
肠道微生物群的组成由可遗传、人口统计和环境因素决定，包括出生时的分娩方式、年龄、性别、胃肠道转运时间和药物使用。但是诸多因素中，饮食已成为塑造和定义肠道微生物组的关键因素。
饮食尤其是膳食纤维等引起的肠道微生物群组成和功能变化与肥胖和相关疾病的发展有关。这些研究结果发现肠道微生物群的个体间差异可以作为对抗肥胖代谢疾病的更精确饮食方法的基础。
本文将介绍有关饮食成分、肠道微生物组和宿主代谢之间相互作用的知识和研究成果，以及如何整合这些知识来制定基于精确的营养策略，以改善人类的体重控制和代谢健康。
厚壁菌/拟杆菌门
肠道微生物群影响免疫功能和上皮完整性、能量和底物代谢以及葡萄糖稳态。初步研究表明，与瘦个体相比，肥胖的人类和啮齿动物的厚壁菌门与拟杆菌门的比例增加，但也有个别研究未能观察到这种差异，甚至报告了比例下降。
多样性和微生物基因丰富度
在代谢健康与不健康个体的比较中，代谢不健康组的α多样性较低。而且重度肥胖症患者的低微生物基因丰富度比例高达75%，而瘦或超重/中度肥胖症患者的低微生物基因丰富度比例为23%-40%。
（小编推测可能是由于中重度肥胖人群其饮食比较丰富且量大，微生物不需要太多多余的基因就可以代谢获得生存繁殖的食物，而较瘦的个体食物不太丰富，那么菌需要更多的基因才获取生存的食物和繁殖生存）
具体菌属
具体而言，颤螺菌属(Oscillospira)和 红蝽菌科(Coriobacteriaceae)的细菌与良好的代谢健康相关。 在一项包含正常体重和超重/肥胖人群的研究人群中，特定菌属的丰度与代谢特征相关。 例如，产气柯林氏菌、Dorea formicigenans 和 Dorea longicatena 在超重/肥胖人群中的丰度更高。
Akkermansia属的细菌是最有说服力的证据，它与患肥胖症和代谢综合征的风险呈负相关。在超重/肥胖患者中，为期 3 个月的 Akkermansia muciniphila 补充剂可改善胰岛素敏感性并降低肝功能障碍和炎症的血液标志物。
基线菌属
另一项研究表明，在瘦肉型个体中，嗜粘菌A.muciniphila和Alistipes obesi显著富集，而在肥胖型个体中，Ruminococcus gnavus显著富集。该研究还确定，当在基线检查时高丰度存在的菌，如Blautia wexlerae 和 Bacteroides dorei 减肥前以高丰度存在时将有助于减肥。此外，基线普雷沃菌属 （Prevotella）普氏菌丰度可以预测肥胖人群在膳食纤维干预减肥中是否可以成功。
此外，与健康个体相比，II型糖尿病患者和代谢受损个体表现出微生物功能改变和发酵能力降低，尤其是产丁酸盐细菌丰度较低的个体。此外，胰岛素抵抗个体的肠道微生物组可能具有增加的生物合成潜力，并减少了支链氨基酸（BCAA，主要由Prevotella copri，B. vulgatus驱动）的吸收和分解代谢，这与有害代谢效果有关。
总之，代谢受损个体的微生物基因丰富度和多样性降低。肠道微生物群组成和功能的个体差异与饮食干预的反应变化有关。
在当前的西方世界，习惯性饮食结构已转向高能量密集型食物，包括相对较高的饱和脂肪和简单碳水化合物含量，以及较低的膳食纤维含量。尤其是膳食纤维的消耗，以及大量营养素的质量和消耗量都会强烈影响肠道微生物群的组成和功能。基于人群的宏基因组分析揭示了微生物组成和多样性与60多种饮食因素的习惯饮食之间的关联。这些因素包括能量和大量营养素的摄入，以及面包和软饮料等特定食品的消耗。这些数据证实了饮食对塑造肠道微生物群的重要性。
饮食塑造肠型
在一项纵向单卵双生子研究中，粪便微生物群分析表明，能量的习惯性摄入、不饱和脂肪酸（FA）的类型和可溶性纤维会影响微生物群的组成，尤其是拟杆菌属和双歧杆菌的丰度。微生物肠道类型与长期习惯性饮食密切相关，尤其是蛋白质和动物脂肪（拟杆菌属）与碳水化合物摄入（普雷沃氏菌属）相比。
与此一致，长期坚持地中海饮食与特定分类群以及肠道微生物谱的功能有关。肠道微生物组的组成是地中海饮食与心脏代谢疾病风险之间保护性关联的调节因素。当比较习惯性高脂肪饮食和高碳水化合物饮食时，高脂肪饮食的微生物多样性似乎较低。此外，与高（饱和）脂肪饮食和高碳水化合物/纤维饮食相比，微生物多样性似乎更低。这种饮食诱导的失调被认为是肥胖症代谢障碍的诱因。
饮食干预菌群变化较快，但是整齐菌群结构稳定
虽然主要在动物模型中得到证实，但数量有限的人体研究表明，饮食干预引起的微生物组成和功能改变可能已经在饮食摄入改变后的几周甚至几天内发生。在人类中，在严格转向完全以植物或动物为基础的饮食后，发现了适度的微生物变化。这些相当极端的饮食干预形式提供了对饮食-肠道微生物组相互作用的潜在机制的见解，并表明饮食干预引起的微生物变化可能会非常迅速地发生。
与此一致，一项小型控制喂养研究显示，在开始高脂肪/低纤维或低脂肪/高纤维饮食后 24 小时内微生物组组成发生了变化，尽管在整个为期 10 天的研究中肠型特征保持稳定。这些研究结果表明，成年人存在微生物复原力的趋势，这可能与长期习惯性饮食摄入有关。然而，由于缺乏对肠型动力学和复原力的理解，细菌肠型的概念受到了其他几项研究的质疑。
一项为期 1 年的干预研究比较了限制能量的地中海饮食和增加体力活动与等热量地中海饮食对超重/肥胖成年人的影响，结果显示两组之间肠道菌群组成的变化存在显著差异。尽管如此，两种饮食的微生物转移趋势是相同的。这表明饮食模式对于肠道微生物的整齐迁移起关键作用。
饮食与肠道和宿主代谢中的糖酵解和蛋白水解发酵之间的相互作用
Jardon KM et al., Gut. 2022
膳食纤维的发酵主要发生在近端结肠并产生 SCFA，既可以用作肠细胞的燃料，也可以充当外周信号分子。SCFA 通过影响 GLP-1 和 PYY 的分泌，参与集中调节食物摄入和能量消耗。
蛋白质发酵主要发生在远端结肠并产生更多样化的代谢物，包括与肠道和代谢健康有害影响的 BCFA。
绿框表示 SCFAs 对周围器官代谢过程的影响。
蓝色边框表示蛋白水解发酵产物的相反方向位点方向（虚线）或未知方向（无线）的影响。
BCFA，支链脂肪酸；FA，脂肪酸；GLP-1，胰高血糖素样肽 1；PYY，肽YY；SCFA，短链脂肪酸；TMAO，三甲胺 N-氧化物。
成人肠道微生物组的塑造在生命早期就已经开始，这取决于诸如暴露于母体微生物组、分娩方式和早期暴露于膳食成分等因素。在所有生命阶段影响肠道微生物群组成和功能的众多因素中，饮食是调节特定细菌种类及其功能的丰度的关键。反之亦然，个人对某种饮食或饮食成分的反应可能在很大程度上受肠道微生物群特征的影响。
肠道微生物群能够发酵宿主无法获得的食物成分。小肠中不能被酶分解的膳食纤维和其他复杂碳水化合物可以（部分）被大肠中的细菌发酵，这一般是细菌作为首选能源，发酵后产生微生物产品，如短链脂肪酸（主要是乙酸盐、丙酸盐和丁酸盐）。
主要的产丁酸菌属于厚壁菌门，尤其是：
Faecalibacterium prausnitzii、Clostridium leptum、Eubacterium rectale 、Roseburia.
其他短链脂肪酸的产生由双歧杆菌等细菌介导，双歧杆菌在碳水化合物发酵过程中产生乙酸盐和乳酸。此外，A. muciniphila 物种同时产生丙酸盐和乙酸盐。
稳定同位素技术与13 C标记的短链脂肪酸可根据呼吸、尿液和血液分析对体内结肠产生的短链脂肪酸进行量化。短链脂肪酸主要在结肠中形成，其中约95%随后被吸收。
短链脂肪酸的作用
丁酸盐主要用作结肠细胞的主要能量来源，而丙酸盐和乙酸盐则通过门静脉进入肝脏。特别是，乙酸盐在进入体循环后也能到达外周组织，引起多种代谢和饱腹感相关效应。
短链脂肪酸可与G蛋白偶联受体（GPRs）结合。研究最好的受体包括GPR41、GPR43、GPR109a和GPR164，它们在大量细胞中表达，包括结肠上皮、胰腺β细胞、免疫细胞和周围组织，如脂肪组织。
短链脂肪酸对外周组织的影响包括脂肪生成、抑制脂肪组织脂肪分解（尤其是通过乙酸盐）和减轻脂肪细胞炎症、骨骼肌脂质氧化能力增加、胰腺胰岛素分泌和β细胞功能增加，肝脏的胰岛素敏感性和脂质氧化增加并改变肠-脑相互作用。但是注意这些数据主要来自体外和啮齿动物研究。
短链脂肪酸减脂（人类研究）
在人类研究中发现，长期结肠丙酸盐输送可防止体重增加，减少腹部肥胖和肝细胞内脂质含量，并防止超重成年人胰岛素敏感性的恶化。与这些发现一致，人体内数据表明，在超重或肥胖的成年人中，饮食诱导微生物短链脂肪酸产生变化或直接结肠短链脂肪酸输注后，空腹脂质氧化和静息能量消耗增加。
碳水化合物的消化是一个复杂的过程，涉及摄入的碳水化合物类型的特定酶。大多数可消化的膳食碳水化合物在小肠中被消化和吸收，而某些不可消化的碳水化合物，包括抗性淀粉和膳食纤维，很容易被结肠中含量最高的肠道微生物发酵。
膳食纤维对肠道菌群的有益影响
膳食纤维已被证明对与健康益处相关的肠道微生物群的组成和功能具有显著影响。这些因膳食纤维的结构、物理和化学特性可能会有所不同，例如水溶性、粘度、粘合和膨胀能力以及发酵性。高度可发酵的纤维，如 β-葡聚糖、菊粉和低聚半乳糖，在对微生物群组成和肠道代谢物产生的影响方面得到了很好的定义，而不溶性纤维虽然部分发酵，但大多数人都知道它们对粪便的有益作用一致性和结肠传输时间。
摄入高纤维饮食有益地影响宿主的健康，其中包括影响葡萄糖和脂质代谢。重要的机制包括调节营养吸收或产生短链脂肪酸，但有关膳食纤维对健康影响的数据存在争议。
对于膳食纤维研究中不一致发现的解释：
首先，在大多数人体研究中，只补充了一种特定的可发酵纤维，因此只刺激了一种或几种个体（潜在有益的）细菌属。后者的后果可能是其他必需细菌或核心菌属的丰度减少，这可能导致微生物生态系统的不平衡。因此，结合刺激多种不同细菌属的不同纤维可能对维持微生物丰富度以及对免疫状态和代谢健康产生更显著的（相加或协同）影响很重要，所以多样化膳食纤维和饮食摄入对于健康益处的微生物调节更有用。
有趣的是，一项研究表明，结肠中产生短链脂肪酸的部位可能是代谢健康的决定因素。急性远端结肠乙酸盐给药增加了超重男性的循环乙酸盐浓度，增加了脂肪氧化和刺激饱腹感激素 PYY，并降低了血浆肿瘤坏死因子-α。与远端输注相比，近端结肠中的乙酸盐给药不影响代谢特征。因此，通过结合不同的膳食纤维和/或更复杂的膳食纤维，针对远端结肠中微生物物种的膳食纤维可用性和短链脂肪酸形成，可能是改善免疫和代谢健康的有前景的策略。
TIPs
短链脂肪酸在一定范围内是越高越好，但是超过一定范围，也会产生害处。例如，高纤维饮食增加丁酸盐，诱导Stx受体球形三酰神经酰胺表达从而促进致病大肠杆菌定植。
此外，有益的短链脂肪酸一般需要通过结肠部位的菌群发酵产生，如果外源性的补充摄入，例如，丙酸盐有助于防止食物上霉菌，被广泛使用于烘焙食物、动物饲料和人造调味品中。如果长期摄入过量含有丙酸盐的食物，可能会增加人类患糖尿病和肥胖症的风险。
其次，到目前为止，大多数膳食纤维干预研究都没有考虑基线微生物组或代谢表型。基线肠道微生物组的特征可能与饮食干预结果密切相关。例如，已经表明肠道微生物群对膳食纤维（抗性淀粉与非淀粉多糖）的反应可以根据肥胖男性的基线微生物多样性来预测。高微生物多样性与微生物群的较低膳食反应性相关，这可能支持肠道微生物的更高多样性与微生物生态系统的稳定性有关的假设。
与此一致，与基因计数低的个体相比，基线时的高微生物基因计数与对减肥饮食的不太明显的反应有关。在低基因计数组中，基因丰富度和临床参数有所改善，尽管在基因丰富度低的个体中炎症标志物的变化不太明显。
一项针对肥胖个体的研究表明，不是基线微生物多样性而是厚壁菌门的基线丰度预测了个体微生物群的饮食反应。总之，这些发现表明微生物多样性并不总是饮食反应性的预测指标，这意味着需要进一步研究以更好地了解复杂的饮食-微生物组-宿主代谢相互作用。
作为对菊粉型果聚糖益生元的反应，具有高习惯性膳食纤维摄入量的健康个体的肠道菌群组成发生了更大的变化，而习惯性纤维摄入量低的人肠道菌群似乎更能适应变化。在II型糖尿病患者中进行的一项研究表明，膳食纤维促进了一组精选的产生短链脂肪酸的菌株，而许多其他微生物，包括蛋白水解发酵中的微生物，要么减少要么不变，表明微生物基因丰富度总体下降。粪便短链脂肪酸增加，尤其是丁酸盐，伴随着葡萄糖稳态的改善。因此，如几项人类纤维膳食干预研究所示，更高的微生物基因丰富度本身可能无益，但生理结果可能更依赖于微生物网络的功能。
在一项调查 6 周全麦饮食对体重变化影响的研究中，普雷沃氏菌属的高基线丰度与超重、健康成年人的体重减轻程度较高相关。这些发现表明，作为对特定饮食干预的反应，肠道微生物群的影响调节剂具有预测能力。
此外，发现超重、前驱糖尿病个体与瘦个体相比，对短期施用长链菊粉和抗性淀粉的微生物多样性和餐后胰岛素敏感性的变化的反应降低。与此一致，最近的研究表明，基线肠道微生物特征可以预测补充 3 个月长链菊粉后 BMI 的变化，这种效应在不同个体的粪便微生物群定植的小鼠中得到了复制。
有趣的是，可溶性菊粉纤维已被证明可以降低空腹血糖受损人群的胰岛素抵抗，但不能降低葡萄糖耐量受损的人群。鉴于空腹血糖受损与肝脏胰岛素抗性密切相关的发现，后一发现可能表明纤维 – 肠道微生物群 – 宿主代谢串扰中的组织特异性。
总体而言，益生元膳食纤维对代谢健康结果的有效性可能取决于几个参数，包括基线微生物组成以及微生物发酵的部位。
在低膳食纤维的西方饮食人群中，结肠远端的微生物群更擅长于利用剩余肽和蛋白质的发酵，因为首选的燃料，可发酵碳水化合物，已经在近端结肠中被人体大量使用。这种蛋白水解发酵过程的产物包括气体产物，如氢、甲烷、二氧化碳和硫化氢；BCFAs异丁酸酯、2-甲基丁酸酯和异戊酸酯（源自BCAAs发酵）、酚类和吲哚类化合物（源自芳香族氨基酸微生物发酵）以及较小的、未知的短链脂肪酸。
与糖解发酵产物相比，大多数蛋白水解发酵产物被认为对宿主肠道和代谢健康有害，尽管一些动物数据表明吲哚和硫化氢对肠道和外周组织功能有益。
例如，一些只能由肠道细菌(吲哚)或哺乳动物宿主(酪胺、色胺和短链脂肪酸)产生的氨基酸衍生化合物通过影响GLP-1和肠内分泌细胞血清素的分泌，直接影响哺乳动物的饱腹感和肠道运动。
然而，大多数这些化合物对宿主肠道和周围组织的生理作用仍不清楚。许多此类化合物的人类来源和细菌来源之间的区别尚未完全确定，需要进一步的体内研究来验证此类效应。
结肠中糖酵解和蛋白水解发酵之间的平衡，以及对宿主生理的假定有益和有害调节之间的平衡，可能对制定饮食干预策略很有意义。
一些研究表明，增加膳食纤维的摄入量，特别是缓慢发酵纤维的摄入量，会减少肠道微生物群仅产生有害的蛋白水解代谢物，使得整体发酵平衡向更有益的糖酵解发酵转变。
摄入的膳食蛋白质首先在小肠中被胰酶和来自肠细胞的肽酶消化。然后，大量的寡肽和氨基酸通过肠细胞转运蛋白被转运到门静脉血流中，在那里它们被用作蛋白质合成的氨基酸前体或被代谢为燃料或肠粘膜代谢物必需的前体。
由于远端小肠和近端结肠中的大多数细菌优先使用可发酵碳水化合物而不是蛋白质，因此大多数氨基酸作为能量来源的发酵发生在碳水化合物被耗尽的远端结肠。
摄入的蛋白质到达大肠的百分比也可能取决于蛋白质质量，估计约为 10%。由于植物的细胞壁不易消化，源自植物的蛋白质的消化率较低，而源自动物的蛋白质更容易在大肠中消化，这表明功能结果存在潜在差异。
酪蛋白是一种从动物产品中提取的相对缓慢消化的蛋白质，是防止高脂肪/高蛋白饮食小鼠体重增加和脂肪量增加的最有效蛋白质来源。
蛋白水解和糖酵解发酵之间的平衡可能决定对生活方式干预的反应情况，因此应在未来的研究中加以考虑。
流行病学研究还表明，摄入乳制品和素食蛋白质来源与预防肥胖有关，而大量摄入肉类（尤其是红肉）则预示着体重增加会更高。
尽管研究较少，但蛋白质摄入已被证明会影响微生物群的组成和功能。效果取决于蛋白质的氨基酸组成和消化率，而蛋白质的来源和摄入量会影响它们。
蛋白质摄入影响微生物组成
在大鼠研究中，高蛋白饮食与C. coccoides, C. leptum, F. prausnitzii 减少有关，而超重或肥胖雄性中Roseburia, E. rectale, C. aerofaciens, Bacteroides, Oscillibacter 减少。
值得注意的是，以等热量的方式比较高脂肪/高蛋白饮食与中等蛋白质或低蛋白质饮食会导致饮食之间碳水化合物或脂肪含量的差异。因此，对于所有的等热量膳食宏量营养素交换研究，很难确定导致肠道微生物群组成变化的主要膳食因素，这可能归因于一种(宏量)营养素的增加或另一种营养素的减少。
膳食脂肪已被广泛研究与饮食相关的代谢疾病（如肥胖）相关，但其对人类肠道微生物群的影响尚不明确，而且研究通常会得出相反的结果。
不同类型的脂肪酸（饱和、单不饱和、多不饱和脂肪酸）、碳链长度和饱和度可能对肠道微生物群组成有明显影响。
横断面研究表明，食用富含动物蛋白和脂肪的饮食与拟杆菌属肠型有关，而高纤维、水果和蔬菜的摄入与健康成年人的普氏菌肠型有关。
此外，主要饱和脂肪酸（SFA）的高摄入量与成人和婴儿肠道微生物丰富度和多样性的降低有关。在超重和肥胖人群中， 主要饱和脂肪酸与肠单胞菌属呈负相关，而主要饱和脂肪酸与Roseburia呈正相关，后者在体重正常的个体中也非常丰富。在这项研究中，根据 BMI，习惯性 主要饱和脂肪酸摄入量与产丁酸菌表现出相反的关联特征。
总体而言，应该注意的是，与膳食纤维相比，膳食脂肪-微生物组-宿主生理学相互作用的研究较少，而且其机理知识主要基于动物研究。根据人类生理学比较难解释这些发现，应进一步研究。
多酚主要作为酚类化合物存在于水果和蔬菜中，以其作为抗氧化、抗炎、心脏保护、癌症预防和神经保护剂的有益作用而闻名。
补充天然存在于茶中的表没食子儿茶素-3-没食子酸酯(epigallocatechin-3-gallate) 2个月，对肥胖小鼠胆汁酸代谢和疣微菌科Verrucomicrobiaceae丰度均有影响，促进了A. muciniphila丰度的增加。在其他研究中，后者与有益的代谢作用有关。
此外，虽然也在动物模型中，但 8 周的多酚补充剂可防止饮食引起的肥胖和肠道炎症，这与Akkermansia的丰度增加有关。在健康、超重或肥胖的个体中，12 周的白藜芦醇和表没食子儿茶素-3-没食子酸酯联合补充剂改善了男性的代谢参数并减少了拟杆菌门，但女性没有。
以上两项研究都表明存在性别特异性微生物反应，在评估干预反应时应考虑这一点。
总体而言，在饮食中添加膳食多酚似乎可以促进肠道和代谢健康，尽管仍然需要对人体研究的机制见解。
基于微生物组的精准营养预测代谢健康参数，如血糖反应和变异性，或用于抵消代谢紊乱，目前已受到很大关注。
该领域的一项具有里程碑意义的研究表明，尽管餐后血糖反应的人际差异很大，但在机器学习算法的帮助下创建的个性化饮食（基于习惯性饮食、身体活动和肠道微生物群）可能会成功降低血糖反应和不良代谢健康，还有助于减肥。
研究测试在对不同类型面包的血糖反应中发现了显著的人际差异，并且这种血糖反应可以通过基线微生物组特征来预测。值得注意的是，这些研究主要基于他们对急性膳食挑战和短期干预的反应，而不是长期干预反应。
肠道微生物组的预测能力正变得越来越明显，特别是在检查纤维和粪便微生物群移植效果的研究中。在长期的肠道菌群检测经验实践中也证实，基线微生物特征是对饮食干预（例如，膳食纤维或复合蛋白质）的反应性的有趣生物标志物，也是个性化健康管理的应该纳入的指标基础。
微生物组-宿主代谢轴可能对胰岛素抵抗患者的饮食干预存在抗性，这表明干预可能需要更长的时间，或者需要摄入的功能性膳食成分（如膳食纤维）来诱导有益的效果。特定功能微生物群的特点是对膳食成分的不同消化能力，导致微生物代谢物（如 短链脂肪酸）的不同产生，随后影响宿主代谢的调节。
总的来说，在评估饮食模式和常量营养素组成不同的饮食时，重要的是要同时考虑饮食成分的数量和质量，由于与宿主的微生物和代谢表型的不同相互作用，在整体饮食方法中要考虑到微量营养素和生物活性成分，如多酚。
对饮食干预的反应不仅取决于肠道微生物群的特征，还取决于饮食、生活方式和环境因素以及代谢表型等临床特征之间复杂的多因素相互作用。
Jardon KM, et al., Gut. 2022
为了将基于精确的策略转化为医疗保健实践或指南，我们需要彻底了解为什么人们对饮食的反应不同，差异反应和相关表型是否长期保持，以及开发的算法在多大程度上是可重复的。
在饮食干预研究中通过最先进的方法进行详细的微生物和代谢表型分析至关重要。显然，鉴于复杂性，除了生活方式和环境因素的详细信息外，还需要详细的信息，包括出生方式、病史、药物使用情况（尤其是抗生素）、身体活动、心理压力和睡眠质量等。这也意味着需要先进的统计和建模方法来梳理不同因素的重要性。
主要参考文献：
Jardon KM, Canfora EE, Goossens GH, Blaak EE. Dietary macronutrients and the gut microbiome: a precision nutrition approach to improve cardiometabolic health. Gut. 2022 Feb 8:gutjnl-2020-323715. doi: 10.1136/gutjnl-2020-323715. Epub ahead of print. PMID: 35135841.
Agus A, Clément K, Sokol H. Gut microbiota-derived metabolites as central regulators in metabolic disorders. Gut. 2021 Jun;70(6):1174-1182. doi: 10.1136/gutjnl-2020-323071. Epub 2020 Dec 3. PMID: 33272977; PMCID: PMC8108286.
Jie Zhuye,Yu Xinlei,Liu Yinghua et al. The Baseline Gut Microbiota Directs Dieting-Induced Weight Loss Trajectories.[J] .Gastroenterology, 2021
Jie Z, Yu X, Liu Y, Sun L, Chen P, Ding Q, Gao Y, Zhang X, Yu M, Liu Y, Zhang Y, Kristiansen K, Jia H, Brix S, Cai K. The Baseline Gut Microbiota Directs Dieting-Induced Weight Loss Trajectories. Gastroenterology. 2021 May;160(6):2029-2042.e16. doi: 10.1053/j.gastro.2021.01.029. Epub 2021 Jan 20. PMID: 33482223.
谷禾健康
Phascolarctobacterium，考拉杆菌属，专性厌氧和革兰氏阴性细菌，可产生短链脂肪酸，包括乙酸盐和丙酸盐，并可能与宿主的代谢状态和情绪有关，在人体胃肠道大量定植。
每个人都有可能具有与其他人不同的个体特异性微生物遗传成分，并且可能从童年到成年持续存在。Phascolarctobacterium属物种在较长的时间内显示出相对较高的个体内稳定性。一项调查中国南方1-80 岁健康个体研究发现，随着年龄的增长（1至60岁），该菌数量逐渐增加，维持在高水平，但随着年龄继续增加，老年人（> 60岁）的其数量反而减少）。
来自梅奥临床医学中心的研究人员研究发现比较容易减肥的人体肠道内考拉杆菌属水平较高。该菌除了减肥同时也是肠道菌群动态平衡的关键调节因素。
Phascolarctobacterium 多形棒状杆菌，0.5 × 2.0 µm 至 0.5 × 5 –20 µm。在琥珀酸的存在下，小棒会变成带有多个分支的细长和碎片状的棒。革兰氏染色阴性、不运动、不形成孢子的化学有机营养物。丙酸是琥珀酸发酵的主要终产物。富马酸盐抑制其生长。在 30–37°C 时生长最快。
系统发育上属于韦荣菌科，厚壁菌门。到目前为止， Succiniclasticum ruminis是最近的系统发育邻居。
DNA G + C 含量(mol %)：41.4–42.3 ( Tm )
主要存在于人体肠道内，我们根据谷禾数据库认为其是基石核心菌。
目前报告的3个物种如下：
Phascolarctobacterium faecium
Phascolarctobacterium succinatutens
Phascolarctobacterium wakonense
其中，Phascolarctobacterium faecium （P. faecium）最早是从以有毒桉树叶为食的动物考拉中分离出来的，它可能与肠道菌群的解毒有关。因此，P. faecium可能在人体胃肠道中发挥有益作用。该菌种是一种专性厌氧和革兰氏阴性细菌，不形成孢子、不运动、分解酶，属于厚壁菌门。
它在普通琼脂上生长不良，但在培养基中添加琥珀酸盐可促进其生长。表明其利用生长需要琥珀酸。
虽然在人类胃肠道的样本中经常检测到与P. faecium密切相关的未培养菌落，但文献中尚未描述从人类胃肠道中分离出Phascolarctobacterium和扩大培养物，从而限制了Phascolarctobacterium faecium相关的功能研究和临床应用。
Phascolarctobacterium wakonense从普通狨猴 (Callithrixjacchus) 粪便中分离出，他们不仅利用了琥珀酸，还利用了丙酮酸。补充丙酮酸后，他们同时产生丙酸和乙酸，而琥珀酸仅产生丙酸。
肠道菌群的遗传特异性可用来做宿主的“微生物指纹”。
研究发现人体肠道菌群的遗传特征比其相对丰度更具有个体特异性。其中Phascolarctobacterium succinatutens 的鉴别准确率达到了88%。
饮食模式
一项调查中国南方1-80 岁健康个体研究发现，随着年龄的增长（1至60岁），该菌数量逐渐增加，维持在高水平，但随着年龄继续增加，老年人（> 60岁）的其数量反而减少。作者指出这种现象可能与饮食习惯有关。
考拉杆菌属专注于利用其他细菌产生的琥珀酸盐，同时，琥珀酸的主要生产者拟杆菌属和副拟杆菌属的丰度因高脂饮食而增加，并且与体重呈正相关。
老年人和1岁以下个体消耗的脂肪相对较少，体重相对较低，这可能导致拟杆菌属和副拟杆菌属减少，可用于考拉杆菌属的琥珀酸盐减少。
已发现体重和脂肪量与Phascolarctobacterium丰度呈负相关，因此可以帮助预测肥胖风险。
与年轻人相比，老年人群的体育锻炼较少，这可能是Phascolarctobacterium减少的另一个原因。
高脂饮食组富含拟杆菌属和Phascolarctobacterium，在人体肠道微生物群中，拟杆菌属产生乙酸和琥珀酸作为主要代谢产物。琥珀酸在肠道中的过量积累会导致腹泻，而利用琥珀酸的细菌的存在可能对人类有益。因此，Phascolarctobacterium可能和拟杆菌，尤其Bacteroides thetaiotaomicron（常栖息在人类肠道中，能够消化多糖）等菌存在共生。
此外，除了Phascolarctobacterium，研究发现高脂肪饮食更有可能导致大量产生丙酸和乙酸的细菌物种，如奇异变形杆菌（Proteus mirabilis）和韦荣氏球菌 （Veillonellaceae）。
含淀粉类食物、谷物和奶制品，与较高的Phascolarctobacterium 相对丰度。
一些小样本证据显示：
菊粉、岩藻多糖、中等剂量木糖醇可以增加Phascolarctobacterium 的丰度，但是低聚果糖的补充会降低Phascolarctobacterium。
此外，小檗碱和二甲双胍可以显着增加这种菌，这反过来可能有助于这两种药物对宿主的有益作用。
与其他菌互作
人体肠道中存在多种微生物，其中一些被认为是相互作用的。大多数这些相互作用涉及细菌代谢物。考拉杆菌属Phascolarctobacterium几乎不用碳水化合物进行生长，而是使用琥珀酸盐作为底物。研究发现Bacteroides thetaiotaomicron产生的琥珀酸支持Phascolarctobacterium菌的生长和伴随的通过琥珀酸途径产生丙酸。
丙酸生产的三种不同生化途径包括琥珀酸、丙烯酸酯和丙二醇途径。拟杆菌属拥有琥珀酸途径，该途径也存在于Phascolarctobacterium。然而，由于缺乏延胡索酸还原酶，推测P. faecium JCM 30894 无法产生琥珀酸，这是琥珀酸途径的关键代谢物。因此，与产生琥珀酸的细菌（如拟杆菌属）共存对于考拉杆菌属是必不可少的。
此外，从琥珀酸到丙酸的转化反应之一涉及甲基丙二酰辅酶 A 变位酶，它需要维生素 B12 。Bacteroides thetaiotaomicron 一些菌株缺乏维生素 B族 所需的上游基因12生物合成。
此外，发现Phascolarctobacterium与颤螺菌属一般呈正相关。
在一项对 314 名中国健康青年样本的队列研究中，9 个核心属中的 8 个，包括Blautia、Clostridium、Ruminococcus、Faecalibacterium、Subdoligranulum、Roseburia、Coprococcus、Bacteroides，彼此之间呈显著正相关，而核心属Phascolarctobacterium与其他八个核心属呈负相关。综合谷禾数据库和相关研究结果：
环境条件
考拉杆菌属(Phascolarctobacterium)，这些细菌与他们的种族/地理和生活方式有关。通过对来自9个省份与自治区、7个民族的20个健康年轻人群的314名居民粪便进行16SrRNA测序，发现厚壁菌门、拟杆菌门、变形杆菌门和放线菌门是4种最主要的细菌门，其中，来自厚壁菌门的考拉杆菌属在人群中丰度占比较高。
人体肠道微生物群是可塑的，与周围环境密切相关。医务人员在日常工作中不断与患者接触，并暴露于医院环境中，这种高风险的接触与暴露使很多病原微生物成为医务人员手部微生物群的一部分而被携带。
万献尧教授团队2021年发表在《Clin Microbiol Infect》上的研究评估了医务人员与非医疗人员肠道微生物组的变化。与非ICU工作人员相比，ICU工作人员肠道内Phascolarctobacterium丰度显著增加。
疾病状态
而与健康人相比，早期肝癌患者中，考拉杆菌属(Phascolarctobacterium)和瘤胃球菌属(Ruminococcus) 明显减少。
在重度抑郁、阿尔茨海默病(AD)、自闭症等疾病中发现Phascolarctobacterium高富集，尽管疾病组内异质性也较高，因此，有必要开展大人群队列和临床验证该菌对于神经类疾病的发生和发展贡献情况。
在参与一项小型研究的复发缓解型多发性硬化症(RRMS) 患者中确定了肉类消费与其如何影响肠道细菌、免疫细胞谱和新陈代谢之间的关系。发现许多与多发性硬化症和多发性硬化症患者残疾严重程度与肠道4种细菌产气柯林氏菌、Coprococcus come、Phascolarctobacterium succinatutens、Sutterella wadsworthensis呈正相关。
Phascolarctobacterium属的减少与结肠炎症的存在有关。
阻止艰难梭菌定植
宿主免疫在肠道微生物群介导的对艰难梭菌感染 (CDI) 的定植抗性中发挥重要作用。研究发现人类微生物群相关小鼠中的 IL-22 信号传导调节宿主糖基化，这使得消耗琥珀酸的细菌Phascolarctobacterium 能够生长。在肠道微生物群中，Phascolarctobacterium降低了琥珀酸的可用性，这是艰难梭菌生长的关键代谢物，因此阻止了艰难梭菌的生长。
Phascolarctobacterium有助于肺癌的免疫治疗
免疫检查点阻断（ICB），特别是PD1/PDL1轴的阻断，为非小细胞肺癌（NSCLC）的治疗开辟了新的标准。然而，尽管临床护理取得了重大进展，但许多患者仍然对这些疗法无效。PD-L1 表达和肿瘤突变负荷等生物标志物与 ICB 疗效相关。Phascolarctobacterium在具有临床益处的患者中富集，并与延长的无进展生存期相关，而Dialister在进展性疾病患者中的代表性更高，其较高的相对丰度与无进展生存期和总生存期降低相关，具有独立的预后价值多变量分析。
有助于减肥
研究发现，比较容易减肥的人体肠道内考拉杆菌属（Phascolarctobacterium）水平较高，因此该菌也用来预测肥胖指标。而难以减肥的人体内则小类杆菌属（Dialister）水平较高。此外，在代谢综合征女性中观察到的Phascolarctobacterium属的丰度高于代谢综合征男性。
无论健康的核心细菌是如何定义的，以及群体研究中的鉴定结果有多么不同，可以肯定的是，普遍和优势的核心细菌对于宿主肠道稳态和健康至关重要。因此，重要的是发现一个全面的核心微生物群概况，以定义健康的肠道微生物群并指导它们对宿主健康的干预。
考拉杆菌属作为我们东方人肠道的核心菌属 ，其丰度高低对于维持健康和情绪等非常重要，后续期待更多关于该菌的深入研究信息。
主要参考文献：
Wu F, Guo X, Zhang J, Zhang M, Ou Z, Peng Y. Phascolarctobacterium faecium abundant colonization in human gastrointestinal tract. Exp Ther Med. 2017;14(4):3122-3126. doi:10.3892/etm.2017.4878
Watanabe Y, Nagai F, Morotomi M. Characterization of Phascolarctobacterium succinatutens sp. nov., an asaccharolytic, succinate-utilizing bacterium isolated from human feces. Appl Environ Microbiol. 2012 Jan;78(2):511-8. doi: 10.1128/AEM.06035-11. Epub 2011 Nov 11. PMID: 22081579; PMCID: PMC3255759.
Ogata Y, Suda W, Ikeyama N, Hattori M, Ohkuma M, Sakamoto M. Complete Genome Sequence of Phascolarctobacterium faecium JCM 30894, a Succinate-Utilizing Bacterium Isolated from Human Feces. Microbiol Resour Announc. 2019;8(3):e01487-18. Published 2019 Jan 17. doi:10.1128/MRA.01487-18
Bhandarkar NS, Mouatt P, Majzoub ME, Thomas T, Brown L, Panchal SK. Coffee Pulp, a By-Product of Coffee Production, Modulates Gut Microbiota and Improves Metabolic Syndrome in High-Carbohydrate, High-Fat Diet-Fed Rats. Pathogens. 2021 Oct 22;10(11):1369. doi: 10.3390/pathogens10111369. PMID: 34832525; PMCID: PMC8624503.
Zheng YH, Xu Y, Ma HX, Liang CJ, Yang T. Effect of High-Fat Diet on the Intestinal Flora in Letrozole-Induced Polycystic Ovary Syndrome Rats. Evid Based Complement Alternat Med. 2021 Jun 25;2021:6674965. doi: 10.1155/2021/6674965. PMID: 34257691; PMCID: PMC8257354.
谷禾健康
肥胖与许多疾病的风险增加有关，包括糖尿病、心血管疾病和癌症。越来越多的证据也表明肠道菌群失衡与疾病有关。通过调节肠道菌群或许能逆转或干预这些现象。
本期介绍两篇，分别以饮食控制和维生素给予为变量，同时都研究了基线时和干预后肠道菌群的变化。又是新的思路，新的挑战。
第一篇文章研究了基线肠道菌群在饮食控制的前提下是否能预测减肥轨迹？
答案是可以的，研究结论表示作为节食前个人体重减轻轨迹的预测指标，基线肠道微生物的作用超过了其他因素。
研究中对83名受试者(男47人，女36人，年龄20~45岁)进行了为期6个月的在营养师指导下的饮食干预计划。受试人群以以下标准排除：
(1)重大疾病；
(2)怀孕或哺乳；
(3)高血糖或低血糖；
(4)胃肠疾病；
(5)自身免疫性疾病；
(6)甲状腺疾病；
(7)在纳入前1个月内使用抗生素或激素；
(8)预计在研究过程中经常旅行。这也排除了服用上述条件下处方药物(如二甲双胍)的受试者。
按照中国人民解放军总医院营养科的医生设计的膳食计划，即碳水化合物含量为60%-65%，蛋白质含量为24%-26%，脂肪含量为12%-14%(能量百分比)。也包括400-500克蔬菜和100-200克低血糖指数水果，严格遵循饮食建议，卡路里控制在男性1200-1680千卡/天，女性1050-1470千卡/天。
如图，结合电子秤与智能手机应用程序，纵向收集饮食、体力活动、体重和粪便微生物组数据以及SNP基因型，然后整合成高维数据用于后续分析。对采集的粪便样本进行宏基因组鸟枪法测序，得到的序列数据进行物种注释及KEGG功能注释。
1. 饮食因素与体重变化之间的联系因个体不同而不同。
首先确定有哪些饮食因素与所有个体的体重下降有关。使用GLMMLASSO模型，结果如图，当coef为非零时被认为是显著的。发现，在所有受试者中，体重下降与卡路里摄入量(系数=-0.153)、膳食中大量营养素组成(脂肪，系数=-0.161；碳水化合物，系数=-0.055；蛋白质，系数=0.084；纤维，系数=0.1)、膳食微量营养素含量和体力活动之间的具有弱相关。
但是在个体间有很大差异。例如在受试者F00161中，纤维摄入量的增加与减肥之间存在正相关关系，而在F00147中，受试者的脂肪摄入量增加与体重减轻之间存在负相关关系。相反，尽管纤维或脂肪摄入量发生变化，F00203人仍然对体重变化不敏感(图G)。所以，即使是相似的膳食大量营养素，体重反应也是高度个性化的。蓝色,coef> 0;红色,coef< 0
2. 作为节食前减肥轨迹的预测指标，基线肠道菌群表现更好。
为了从饮食控制前的基线数据中建立预测体重下降的模型，开发了基于梯度增强回归的机器学习算法，并保留一个受试者进行交叉验证。为了识别除了饮食数据之外最相关的变量，这些模型分别在五组输入上进行了训练：
(1)膳食数据(包括卡路里摄入量、大量营养素组成、食物种类和饮食排序的前三个特征向量)；
(2)膳食数据和肥胖相关SNPs；
(3)膳食数据和个人特征(年龄、性别和基线体重指数)；
(4)膳食数据和基线肠道微生物群(包括细菌种类丰度和功能模块)；
(5)膳食数据、个人特征、SNPs和基线肠道微生物群。
与不包含基线微生物群数据的模型相比，包含基线微生物群数据的模型的预测精度大大提高，而包括个人特征或肥胖相关的宿主基因组SNP对预测精度的贡献很小[(1)r=0.137；(2)r=0.073；(3)r=0.159；(4)r=0.523；(5)r=0.509]。因此，基线肠道菌群数据在预测6个月饮食控制计划期间体重变化方面优于其他因素(P <1e-14)。
之后，研究人员进行了更细致的模型训练，发现了对体重下降模型影响最大的几个物种：
在功能分析中，发现涉及赖氨酸生物合成(M00030)和多糖运输系统(M00216)的模块对预测模型的影响最大
以及其他影响不那么显著的变量：年龄增加对模型产生积极影响，而基线BMI则相反；增加维生素C、蛋白质和纤维的摄入量对模型产生积极影响，而增加碳水化合物、铁和硒的摄入量则相反；剩下的几种维生素和矿物质、蔬菜、油、米和面条的摄入量以及与肥胖相关的6个SNP的基因型也对该模型产生了微弱的影响。以上这些变量都是重要的因素，可能有助于或阻止普通人群在长期节食期间的减肥轨迹。
3. 饮食控制期间肠道菌群的组成变化是否会影响减肥轨迹。
研究发现许多参与者的肠道菌群组成发生了实质性的变化，0-3个月的微生物群的变化幅度与体重下降的程度呈正相关，有15个个体肠型被改变了，体重变化范围从20公斤到+7公斤。这两个时间段都是一致的。这一发现表明，在饮食控制计划中，饮食和肠道菌群之间存在着持续的相互作用。如图：
同时使用随机森林算法，基于相对于基线的种水平物种变化来预测体重下降，预测精度R=0.271，发现R. gnavus (MGS0160), Bacteroides massiliensis (MGS1424)和Bacteroides finegoldii (MGS0729)这三个物种在模型中贡献度最大。
继续统计了一些在肥胖个体中丰富或减少的物种和功能以及那些与体重变化共同变化的细菌种类。其中，粪球菌属Coprococcus sp. (MGS0232)、Holdemanellabiformis (MGS1464)、Solobacterium moorei (MGS0945)、活泼瘤胃球菌R. gnavus (MGS0160)和Clostridium (MGS0558) 在肥胖个体中显著富集，且它们的减少与体重下降显著相关;Coprobacter (MGS1138)、Bacteroides intestinalis (MGS0117和MGS1302)、阿克曼菌Akkermansia muciniphila (MGS0120)、Alistipes obesi (MGS0342)和坦纳菌属Tannerella sp. (MGS0276)在瘦人个体中显著富集，且其在饮食控制过程中的增加与体重下降显著相关；在瘦人个体中，编码脂肪酸生物合成(M00085)的基因在基线时显著富集，且其增加与体重减轻相关。如下图：
这些结果表明可以基于基线肠道菌群组成和饮食数据建立个性化的体重预测模型。我们可以利用肠道菌群的分布做个性化的饮食推荐，以此调节体重，进而促进宿主健康。文章中发现的R. gnavus (MGS0160)、B. massiliensis(MGS1424)和B. finegoldii (MGS0729)这三种物种与体重下降显著相关，它们的减少有利于体重下降。这可以记一下，要是有机会做肠道菌群检测，可以参考参考。
第二篇文章，主要研究对结肠靶向给维生素对人体肠道菌群的组成和代谢活性的影响。通过人类临床研究和体外的批量发酵实验，结合评估屏障和免疫功能的细胞模型，研究了结肠输送的维生素A、B2、C、D和E对肠道菌群的影响。大家都比较熟知益生元或一些益生元成分如低聚果糖(FOS)、低聚半乳糖(GOS)和菊粉对肠道的影响。
最近一篇使用高剂量维生素或结肠靶向配方的干预研究表示，维生素会影响肠道菌群。补充100 mg核黄素14d可以增加健康受试者每克粪便中丁酸产生菌(Faecalibacterium prausnitzii和Roseburia)的数量，并减少炎症性肠病(IBD)患者的肠杆菌科细菌数量。
一共96名健康志愿者参与了这项研究，其中12人分成6组不同的维生素组(维生素A、维生素B2、维生素C、维生素B2+C、维生素D3和维生素E)，安慰剂组有24人参与。
排除标准如下：严重急性或慢性疾病；吸烟；怀孕；在过去3个月内使用抗生素；药物和/或酒精滥用史(每天2份以上)；过去3个月的主要饮食变化；饮食障碍；素食或纯素食；灌肠；膳食补充剂，包括基线访问前4周内和干预期间的益生元、益生菌或富含纤维的补充剂；高纤维饮食(即>30克)；治疗活动性胃肠道疾病的慢性药物(除非该产品在筛查前服用至少2个月，并在整个研究期间保持相同的剂量)；最近排便习惯的改变(<3个月)；以及腹痛。
所有受试者在为期4周的时间里每天服用维生素补充剂或安慰剂，一共三次数据采集：筛查，基线（筛查后1周），基线后4周。每次都采集空腹静脉血样本，填写问卷，并在基线时和干预4周后，从每个受试者身上收集两份粪便样本。用于获知粪便微生物组成、粪便短链脂肪酸水平、粪便氨含量、血浆和粪便维生素B2浓度、粪便氧化还原和pH值、生活质量和胃肠道症状问卷等信息。
对肠道菌群组成分析，比较了结肠注射维生素干预前后的多样性指数。
结果表明，与基线组(p=0.042)和安慰剂组(p=0.012)相比，维生素C在第四周显著提高了肠道微生物群落的均匀性。此外，与基线相比，维生素B2显著增加了观察到的物种数量(p=0.023)。
Bray-Curtis距离的置换多变量方差分析(PERMANOVA)表明，肠道微生物beta多样性的总体变化在组间或组内与基线相比没有显著差异。
不同的维生素引起组内以及治疗组和安慰剂组在门、科、属和种水平上肠道微生物组成的变化。
门水平：维生素B2+C导致变形杆菌显著减少(p=.021)，与基线相比菌落数量增加和拟杆菌数量减少。此外，服用维生素D后，与基线相比，拟杆菌有减少的趋势(p=.052)，与安慰剂相比有显著差异(p=.038)。最后，与安慰剂相比，维生素D和维生素A显著增加了放线杆菌的数量(p=.033和p=.041)。
通过测量粪便中的SCFA浓度来评估肠道微生物群的代谢活性(下图)。
我们发现，与基线相比，维生素C显著增加了总SCFA(p=.025)、丙酸(p=.007)和丁酸(p=.006)浓度。与安慰剂相比，这些效果也很明显(分别为p=.041，p=.010和p=.020)。与安慰剂相比，服用维生素C对粪便pH值的降低更明显，但是，两组之间没有显著差异。
在服用维生素C后，粪便氧化还原电位降低，而服用安慰剂后，粪便氧化还原电位升高；然而，两组间也没有显著差异。最后为了确认维生素是否被输送到结肠，测量了干预前后粪便和血浆中维生素B2的浓度，并与安慰剂进行了比较。与基线(p=0.06)和安慰剂(p=0.05)相比，粪便中的维生素B2增加了。但是，这对血浆维生素B2浓度没有显著影响。
体外研究：
对3名粪便样本供体(男性，26岁；女性，35岁；女性，29岁)进行了短期结肠发酵实验，选出一名SCFA产量平衡的供体进入最终发酵实验。在发酵前(0h)和发酵后(48h)分别从每个发酵瓶采集出水样品，用0.22µm滤器过滤灭菌。样品用来分析粪便微生物组成、微生物体外代谢活性、Caco-2和HT29-MTX-E12细胞培养及屏障功能、HT29细胞培养和免疫功能。
加权UniFrac距离的主坐标分析(PCoA)显示发酵前(0h)和发酵后(24h)样品之间的分离，表明发酵随时间的影响(图a)。大多数维生素处理24 h的微生物群与24 h对照样品聚集在一起，表明维生素和对照样品之间的beta多样性没有变化。
然而，经维生素E(1x和5x)、维生素C(0.2x和5x)、维生素D(1x)和维生素B2+C(5x)处理24h的样品与对照样品明显分离，表明维生素处理对发酵过程中微生物群落的组成有一定的影响。此外，添加不同浓度的维生素C、E、B2+C、B2、A和叶酸，与24小时的对照相比，观察到的物种数量增加，表明对α多样性有影响。
同时，经维生素处理后，所有分类水平都有了些许变化，在门水平上变化最明显的是放线菌门(Actinobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)和Verrucomicrobia的增加以及拟杆菌门(Bacteroidetes)的减少，特别是维生素E、B2、B2 + C和C的添加。
在属水平上，除维生素B2以外，所有维生素都使Roseburia增加，而维生素C、B2、B2 + C、D和E增加了Akkermansia、Bifidobacterium和Faecalibacterium的相对丰度。
与对照相比，大多数维生素对SCFA的产生有明显的影响。维生素A处理的总SCFA浓度最高(0.2倍)，而所有浓度的叶酸都持续增加总SCFA浓度。乳酸浓度、产气量和pH值为体外发酵系统的代谢活性提供了额外的衡量标准。在添加维生素C(1x和5x)和维生素E(5x)后，pH、产气量和乳酸积累量显著降低。
当HT29细胞与经维生素处理的微生物群的发酵样品孵育时，观察到IL8-CXCL8的分泌发生了变化。在所有浓度的维生素E中，IL8-CXCL8(956.67 pg/mL、1010.00 pg/mL、1544.00 pg/mL)与对照组(590.00 pg/mL)相比有轻微但一致的上调(p<0.05)。使用细胞肠道模型研究维生素C和维生素E对肠道屏障完整性的影响，发现在发酵之前，大多数维生素以剂量依赖的方式增加TEER。
此外，在发酵后用对照(水)上清液处理的细胞中，TEER显著增加，这一效果在所有实验中都是一致的(文章中只显示维生素C和E；其他维生素未显示)。橙色，发酵前；蓝色，发酵后。
这只是一项初步研究，文章中的研究人员也提到了有些许不足需要进一步验证的地方。但是这些图表数据也实打实的给出了一些结果。
经结肠传递的维生素对人体肠道菌群和相关代谢活动起了调节作用，根据在人体和体外观察到的效果，维生素C、B2和D似乎是被测试的维生素中影响最显著的。
在人类中，维生素C的效果最为明显，与安慰剂相比，维生素C显著增加了微生物α多样性和粪便SCFA。
在肠道菌群领域研究的科研人员从未停止脚步，如果肠道菌群是通往健康的其中一把钥匙，那么在大家的打磨之下，终将可以打开更加精准的个体化医疗技术大门。
参考文献：
Jie Zhuye,Yu Xinlei,Liu Yinghua et al.The Baseline Gut Microbiota Directs Dieting-Induced Weight LossTrajectories.[J] .Gastroenterology, 2021.
Pham Van T,Fehlbaum Sophie,SeifertNicole et al. Effects of colon-targeted vitamins on the composition and metabolicactivity of the human gut microbiome- a pilot study.[J] .Gut Microbes, 2021,13: 1-20.
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