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谷禾健康
自古以来，中医就有“药食同源”的理念，强调食物与药物之间的内在联系，认为许多食物既可作为日常饮食，又具有调治疾病的作用。随着现代科学的发展，这一古老的智慧得到了新的诠释和应用，逐渐发展成为今天的营养大健康行业的重要组成部分。
药食同源的理念，源于对自然界植物、动物等观察和长期实践。在古代，人们发现某些食物在特定情况下能够缓解或治疗某些症状，这些食物因而被赋予了药用价值。例如，生姜被用来缓解感冒症状，大枣用来滋补身体，这些实践在现代医学中也得到了相应的科学解释和验证。
然而，药食同源的意义远不止于此，它还涉及到食物与人体之间复杂的相互作用，以及食物如何通过影响人体内部环境，特别是肠道菌群，来发挥其健康效益。
近年来，随着研究的深入，人们逐渐认识到肠道菌群对人体健康的重要性。它不仅参与食物的消化和营养吸收，还与免疫系统、神经系统以及许多代谢过程密切相关。因此，肠道菌群的健康状态直接影响到个体的健康状况，而饮食则是影响肠道菌群组成的主要因素之一，这一发现为个性化营养提供了新的视角。
个性化营养的兴起，标志着营养学从“一刀切”的群体指导向“量身定制”的个体化服务转变。在这一过程中，药食同源的概念被赋予了新的生命。通过结合现代营养学、微生物学、分子生物学、数据科学等多学科知识，个性化营养能够更精准地满足个体在不同生理阶段、不同健康状况下的营养需求。这种基于个体差异的精准营养干预，有望提高营养建议的依从性和有效性，从而更好地促进健康和预防疾病。
本文从药食同源的基本概念出发，探讨其在现代营养学中的应用，分析肠道菌群与健康的关系，特别是在肠道菌群检测技术日益成熟的背景下，如何将传统理念与现代科技相结合，为人们提供更科学、更有效的健康解决方案。这里展示药食同源在大健康行业中的潜力和前景，同时指出面临的挑战和未来的发展方向。
在这个营养大健康行业的新时代，我们可以更深入挖掘药食同源的科学意义，利用现代科技手段，为人们提供更加精准、个性化的营养服务。这不仅是对传统智慧的传承和创新，更是对未来健康生活方式的探索和引领。期待能够为营养学界、健康产业等带来相关启示。
本文目录
01 药食同源
药食同源的定义、特点、物质
传统中医中的药食同源理论
现代科学中的药食同源
02 营养基因组学与药食同源：个性化健康新纪元
03 什么原因导致不同个体之间的效果差异？
04 如何实现个性化干预？
肠道菌群参与活性成分的生物转化
药食同源成分调节肠道菌群（多糖、多酚等）
药食同源物质通过肠道菌群影响疾病
消化系统疾病、肝病、内分泌疾病、
神经精神疾病、心血管疾病、其他
05 药食同源干预和开发的注意事项
药食同源-循证依据
如何监测其效用？
药食同源技术创新
展望
药食同源，这一概念最早源于中国古代的医学典籍，其核心思想是某些物质既可以作为日常食物，也可以作为药材使用，即“药食同源”。
在中医理论中，这一理念体现了食物与药物之间的内在联系和相互转化的可能性。
在现代，药食同源的定义得到了进一步的扩展和科学化。它不仅包括了传统意义上的食疗，还涵盖了食物中活性成分的研究、功能性食品的开发以及营养与健康的密切关系。药食同源的物质通常指的是那些在自然界中既可以食用，又具有一定的药理作用，能够在不造成副作用的前提下，通过日常饮食来维护或改善健康的植物、动物或矿物。
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药食同源物质的特点
安全性：这些物质应当是长期被人类食用，且对人体没有明显毒性或副作用的。
功能性：含有能够对人体健康产生积极影响的生物活性成分，如多糖、黄酮、皂苷、挥发油等。
营养性：提供必要的营养素，如维生素、矿物质、蛋白质、膳食纤维等。
可食性：这些物质应当能够以食物的形式被人体消化吸收，且在口感、风味上能够被接受。
药食同源的物质在中医中有着广泛的应用，如黄芪、当归、枸杞、山药等，它们既可作为食材加入日常饮食，也可作为药材用于疾病的治疗和调理。
在现代，随着科学研究的深入，越来越多的药食同源物质被发掘和验证，如大蒜、生姜、绿茶、蓝莓等，其健康益处得到了科学界广泛认可。
药食同源的物质 例如：
传统“药食同源”理念的智慧和现代营养学、食品技术的进步，使得药食同源材料，如益智仁、川贝母、苦茶、桂皮、灵芝、生姜、银杏、鱼腥草、甘草、百合、枸杞、黑胡椒、紫苏、茯苓、马齿苋、薏仁、枸杞、大枣等在医药、普通膳食、功能食品和保健品中的应用日益广泛，即从2002年的 86 种增加到2021年的 110 种。
doi: 10.1016/j.jare.2023.05.011
在传统中医中，药食同源理论是一种深植于中国几千年文化和医学实践中的核心理念。中医认为，人体是一个整体，与自然环境息息相关，疾病的产生与人体内外环境的失衡有关。因此，中医治疗的目标是恢复和维持身体的平衡状态，即“阴阳平衡”。在这一理论体系中，食物不仅仅是满足基本营养需求的物质，更是调节身体、预防和治疗疾病的天然药物。
食物的性味归经
中医认为食物具有“四气”（寒、凉、温、热）和“五味”（酸、苦、甘、辛、咸），这些特性决定了食物对人体的作用和影响。
– 寒凉性食物通常具有清热、泻火的作用，适合于热性体质或热性疾病的患者；
– 温热性食物则有温中、补阳的功效，适用于寒性体质或寒性疾病的患者。
此外，食物还根据其对人体脏腑经络的作用被归入不同的“经”，如心经、肝经、脾经等，通过食物的归经特性，可以针对性地调节相应脏腑的功能。
传统中医强调“辨证施食”
根据个体的体质、疾病状态和环境因素来定制饮食方案。这种方法体现了中医个体化治疗的特点，认为没有一种食物或药膳适合所有人。因此，中医会根据患者的具体情况，调整饮食结构，推荐适合的食物和药膳，以达到最佳的治疗效果。例如，某些温热性的食物可能对寒性体质的人有益，但对热性体质的人则可能造成不适。
传统“药食同源”思想的主要特征是：
药食相隐、辨证施食、阴阳平衡、五脏滋养调理、防治结合、顺应自然、适可而止、适度食用。
这些思想体现了一种深度融合医学理论、兼顾个体差异、强调食物与药物功能相辅相成、追求整体平衡与自然和谐的饮食观念。这一理念在当今社会仍然具有重要的指导意义，对提高民众健康意识、倡导健康生活方式有着积极的影响。
现代“药食同源”饮食理念，是在继承和发扬传统“药食同源”思想的基础上，逐步融入了现代遗传学、代谢和营养学理论、生物医学和临床研究成果、先进的工具和技术，以及实际的社会生活经验等。
在中药材理念的基础上，一条集食品、保健品和药品于一体的紧密产业链已经形成。这条产业链不仅包括中药的生产和分销，还包括药食同源食品和营养补充剂的发展。桑葚和枸杞的兴起表明传统和现代健康领域的成功融合。
2022 年，桑葚被创新地用于保健茶，成为药食同源市场中增长最快的成分，价值超过 300 亿元人民币。
枸杞已从中老年人的传统保健选择转变为年轻人中流行的保健元素，预计到 2023 年消费量将达到 138 万吨，市场规模将达到 653 亿元人民币。
由于基因、环境、生活方式等因素的差异，同一种药食同源物质在不同人群中可能产生不同的效果。
例如，大枣这种药食两用的果实，在传统医学中被用于补气养血、安神益智。然而，现代研究发现，大枣的这些效果可能因个体差异而有所不同：
随着人们对健康的追求日益个性化，“药食同源”理念也在不断演变。现代的药食同源不仅包括传统的食疗，还涵盖了功能性食品的开发以及营养与健康的密切关系研究。
然而，这种演变也带来了新的挑战：如何在保持药食同源物质整体效用的同时，实现真正的个性化应用？
融合东西方饮食文化、借助最新技术
融合东西方饮食文化和医疗实践甚至调和/推进两者的现代“药食同源”饮食在当今世界越来越受欢迎。借助人工智能、大数据等新兴技术，基于“药食同源”的个性化营养建议、健康饮食/保健建议、智能饮食生活计划、定制食谱提示、定制膳食建议等远程营养咨询服务应运而生，这将使“药食同源”的体验更具吸引力。
科技赋能传统智慧
全基因组关联研究的进展，包括表观基因组学、代谢组学、转录组学、蛋白质组学和微生物组分析技术（如 DNA 下一代测序）在内的先进“组学”技术等技术突破，使个体营养需求、遗传状况和肠道菌群分布得到全面分析，可以快速识别涉及基因-饮食相互作用的遗传变异及其与各种疾病的潜在联系，从而使“药食同源”饮食更加个性化和精准，从而提高饮食和生活方式建议的有效性。
总的来说，现代“药食同源”的主要特征包括：
科学性、循证性、精准性、标准化、功能性、多样性、生态化、可持续化、智能化、数字化、教育普及化、跨学科协作化、跨文化、国际化。
换言之，现代“药食同源”是一套将传统“药食同源”智慧与现代智能技术、先进的食物、人类和地球知识深度融合的饮食原则，旨在满足当代社会对健康、营养、精神健康、便利性和环境可持续性以及地球健康的多方面饮食需求。
正是在这样的背景下，营养基因组学应运而生。这一领域的出现，为我们理解和应对药食同源效果的个体差异提供了全新的视角和工具。下一章节，我们来探讨营养基因组学如何推动药食同源理论的发展，开启个性化健康的新纪元。
随着人们对饮食及其影响健康的潜力的认识和了解不断增长，导致了营养基因组学出现。
营养基因组学
营养基因组学作为一门新兴的学科，它研究了基因与饮食之间的相互作用，以及如何通过个性化的饮食干预来优化健康。
营养基因组学于 2001 年首次提出，旨在研究食物与遗传基因之间的关系，已应用于开发支持健康和降低饮食相关疾病风险的食品或饮食。
来自世界各地的 1,072 条与营养基因组学相关的研究文献显示，营养基因组学使个性化饮食方法能够恢复体内平衡并消除与饮食相关的疾病，提供了一系列工具来深入了解可能影响基因、蛋白质组或代谢组水平的主要途径以及肠道微生物群和相关代谢物对人类健康的潜在贡献，并提供了重要见解。
通过营养基因组学的研究，可以发现不同人群对药食同源物质的代谢和反应差异，从而为个性化营养提供依据。例如，某些人群可能对某种药食同源物质的代谢能力较弱，需要适当调整摄入量；而另一些人群可能对某种药食同源物质的反应较为敏感，需要谨慎使用。
个性化营养理念与现代人的健康需求不谋而合
现代人更加意识到通过健康的生活方式来预防疾病。人们需要安全、营养充足、身体、精神和情感健康、环境可持续、经济公平和负担得起、文化可接受的食品和饮食。
近年来出现的“个性化食品/饮食”、“个性化营养”、“主动健康”和“天然功能性食品”等术语都反映了人类对基于个人基因、微生物群和生活方式的特定饮食/食品的需求日益增加。
因此，具有特定健康促进特性和定制产品形式的超级成分和功能性食品产品的普及预计将在全球范围内进一步增加。
药食同源物质的机会
自 2023 年以来，人们寻求从方便食品/餐食中获得有意识的享受，这进一步模糊了正餐和零食之间的界限。这为药食两用材料/物质提供了巨大的机会，它们可以作为额外的“补充”加入/强化各种零食类消费食品/餐食，提供维持/促进健康、预防/治疗疾病和延长寿命的效果。
科学知识、现代加工技术和生物技术、组学技术和创新的生物信息学工具的进步，为实现”为人类生命和健康量身定制食品/饮食”提供了可能。这与中医”药食同源”理念的智慧不谋而合，后者强调了”预防”高于”治疗”的首要地位，强调了人与自然的相互影响，以及每个人健康的独特性。
这些理念的现代体现就是”主动护理“或”主动健康”的趋势。
“主动护理”的趋势，重塑可持续健康管理
主动护理（也称为主动健康）是 2019 年疫情以来的主导趋势，在 2020-2021 年成为更为重要的服务模式。在新冠疫情期间和之后，“食物作为药物提供天然的功能”再次得到强调，并得到了显著加强。
人们希望在早期阶段增强对生活压力和不可预测疾病和状况的抵抗力，改善全身健康状况，提高生活质量，延迟和减少进一步医疗和住院治疗的需求，并建立更可持续、更高效的卫生和社会护理体系，从而推动主动护理的转变。
“更安全、温和”的趋势
同时，越来越多的人开始追求更安全、更温和的治疗。预防保健应运而生，以促进生活质量和更健康的生活方式，提倡及早发现健康问题。
当然它也有缺陷，包括不同社会经济群体之间资源可及性的差异、个人的依从性以及不可预见的健康风险和疾病的风险。
根据世界卫生组织（WHO）的数据，草药为全球一半以上的人口提供了初级卫生保健的基础。食物和传统药物的综合使用（例如“人体阴阳平衡和气调”的思想），而不是单独使用药物/药物，已成为古代和现代正常人和亚健康人群预防保健的趋势。
药食两用的水果举例：龙眼
龙眼就是一个很好的例子，它是一种药食两用的水果。龙眼在中国和日本传统医学中用于补心健脾、养血安神，以及治疗健忘、失眠、气血不足等症状。
现代研究表明，龙眼通过抑制NF-κB 和 AP-1 信号通路来抑制脂多糖刺激的巨噬细胞一氧化氮的产生，其多糖能提供免疫调节作用。
在小鼠实验中龙眼能够增强学习和记忆能力（部分由脑源性神经营养因子表达和未成熟神经元存活介导），并改善认知能力、减轻病理损伤 [部分通过抑制RAS/丝裂原活化蛋白激酶（MEK）/细胞外信号调节激酶（ERK）信号通路介导]。
药食同源理论和个性化营养的发展为我们提供了全新的健康管理视角。然而，在实际应用中，有些人可能对龙眼的免疫调节作用特别敏感，而另一些人则可能在认知功能改善方面受益更多。
这不仅关系到药食同源理论的实际应用效果，也是个性化营养和精准医疗领域的核心挑战。要回答这个问题，我们需要深入探讨导致个体差异的多种因素，包括遗传背景、生活环境、饮食习惯、肠道菌群等。
要回答这个问题之前，我们先了解一下有哪些食物或者说药材及其成分。
2020年，国家卫健委、国家市场监督管理总局联合发布的《关于开展党参等9种按传统既是食品又是中药材的物质管理试点工作的通知》指出：
众多药食同源的中药材中含有当归、八角、豆蔻、丁香、小茴香、白芷、地茯苓、火麻仁、人参、人参果、人参叶、山楂、马苋菜、刀豆、甘草、人参、木瓜、梅干、白果、山药、木薯等84种成分。
这些药食同源物只要使用得当，几乎没有任何危险的副作用，且含有生物碱、长链脂肪酸、多酚、多糖、蛋白质、三萜类化合物、有机酸和维生素等生物活性物质，具有抗氧化、抗炎、抗菌、抗癌、抗高血压、增强免疫力和保护肾脏等多种生理功能。
例如，枸杞含有丰富的维生素C、维生素E、矿物质和多糖，具有增强免疫力和抗氧化能力，促进患者康复的功效。
现代科学研究：药食同源物质中的活性成分
现代科学研究揭示了许多传统药食同源物质中的活性成分，如多酚类、黄酮类、皂苷类、生物碱等，这些成分具有抗氧化、抗炎、抗菌、抗病毒等多种生物活性。例如：
正如我们所了解的，药食同源物质含有多种生物活性成分，这些成分对健康有着广泛的影响。然而，这些成分在不同个体中的作用效果会有差异。这种差异性主要是由以下因素造成的：
遗传差异
药食同源物质含有多种成分，个体基因的不同会影响这些成分的代谢途径。例如，某些人可能有更高效的酶来代谢这些成分，从而影响其效果。有些人可能对某些药食同源物质更敏感，即使是很小的剂量也可能产生显著效果。例如，某些人对大蒜中的蒜素特别敏感，可能会有更强烈的生理反应。
健康状况
个体的健康状况，特别是肝脏和肾脏功能，对药食同源物质的代谢和排泄至关重要。例如，肝脏功能不佳可能会影响甘草中甘草酸的代谢，进而影响其抗炎效果。
年龄和性别
不同年龄和性别的人可能对药食同源物质有不同的反应。随着年龄的增长，新陈代谢减慢可能会影响某些成分的效果。
生活习惯
饮食、运动、睡眠和压力管理等生活习惯也会影响药食同源物质的效果。例如，高脂肪饮食可能会影响绿茶中儿茶素的吸收，而规律运动可能增强黄芪的抗疲劳效果。
剂量
药食同源物质的剂量也会影响其效果，不同个体可能需要不同的剂量以达到最佳效果。例如，不同个体对人参的敏感性不同，所需的最佳剂量也会有所不同。
药食同源成分——相互协同作用
中医认为这些同源植物具有“四气”（寒、热、温、凉）和“五味”（酸、苦、甘、辣、咸），有助于调节人体各方面的机能和阴阳平衡，相互促进和制约，促进脏腑功能和气血协调，从而预防或治疗疾病。例如：
张锡纯在《中西医结合》一书中指出：“食疗既治病又充饥，既充饥又可口，对症下药，病自然会慢慢好，即使不对症下药，也不会有其他问题。”
这些思想强调食疗与药疗的协同作用，在现代依然适用，比如说：
药食同源物质/成分中的营养成分和生物活性物质是可靠的，在人类治疗某些健康状况或疾病方面有着悠久的安全历史，副作用较小，尤其适用于慢性病的长期治疗。这些药食同源物质/成分的组合应经过量身定制，以最大限度地发挥其对人体阴阳平衡和免疫力的调节作用，以达到治疗某些疾病或在药物治疗过程中起到辅助作用。
基于这些药食同源物种的特点，对食物和药物进行个性化选择，可以使两者共同发挥作用，提高药物的疗效和生物利用度，同时抵消部分药物引起的不良反应。
肠道菌群不仅参与消化过程，帮助我们分解食物中的营养素，还参与了药物和食物成分的代谢，影响其生物利用度和效果。
因此，当我们考虑药食同源物质对每个人效果的差异时，必须将肠道菌群作为一个关键因素纳入考量。
个性化的营养和健康管理策略应当考虑到个体的肠道菌群组成，以及它们如何与药食同源物质相互作用，从而优化这些天然资源的健康效益。
不同的厨师用同样的食材，可以做出不同口味的菜肴，那么同样，不同人的身体体质，基础条件，代谢能力等都不一样，药食同源物质活性成分发挥的效果就不一样。这些差异不仅体现在生理和遗传层面，还涉及到很重要的——肠道微生物群。不同的肠道菌群可能通过不同的代谢途径处理相同的活性成分，产生不同的代谢产物。
肠道菌群会分泌出一些酶，这些酶能够改变这些天然材料的结构。一旦结构被改变了，这些天然材料的物理化学性质和生物活性也会跟着变化，这样的变化能让它们在身体里发挥更好的治疗效果。
肠道微生物群转化，比化学合成有什么优势？
与化学合成对这些天然产物的修饰相比，肠道菌群的生物转化具有独特的优势：
1) 能干
肠道菌群分泌的催化酶驱动的大多数反应，难以通过化学合成完成；
2) 精准
酶促反应选择性强，也就是特别挑，只对特定部位下手，不用担心误伤到不用改变的部分；
3) 温和
生物转化反应条件相对温和，不会像高温、高压那样粗暴，这样能更好地保护那些珍贵的活性成分不受损。
下面具体来看，一些药食同源的成分经过肠道菌群代谢后，如何产生更容易吸收的或者更有益于人体的物质。
呋喃香豆素—经黏液真杆菌属—更容易吸收代谢
白芷里就含有多种呋喃香豆素，比如花椒毒素、佛手柑内酯、欧前胡素和异欧前胡素等等。
呋喃香豆素是一种在食物和草药里常见的活性成分，抗炎、抗癌、保护神经。但是，如果我们吃了含有呋喃香豆素的东西再去晒太阳，可能会有光毒性，就是皮肤对光特别敏感，容易发炎。
呋喃香豆素还会影响肝脏里的一种叫做CYP3A的酶，这种酶负责代谢药物，一旦被抑制了，药物在身体里待的时间就会变长。
肠道菌群是怎么发挥作用的？
肠道菌群中的经黏液真杆菌属(Blautia)，能产生一种叫做 Co O-甲基转移酶MRG-PMF1，裂解甲基芳基醚，这种酶能把花椒毒素和香柠檬烯这些成分变成花椒毒醇和香柠檬醇，重要的是，异戊二烯基芳醚基团以相同的方式裂解。
去甲基化和去异戊烯化
doi: 10.1016/j.jare.2023.05.011
欧前胡素和异欧前胡素经肠道微生物转化脱异戊烯基化也产生了上述产物。
这些溶解性更好的脱甲基和脱异戊烯基酚代谢物可以迅速随尿液排出。
也就是说，肠道内经黏液真杆菌高的人，可能更有效地代谢和排出体内的某些毒素，减少因体内毒素积累引起的炎症反应，从而降低慢性炎症性疾病的风险。
人参皂苷—双歧杆菌——抗癌、抗疲劳效果↑
人参皂苷的生物利用度通常约为给药量的 0.1% ~ 0.5%。某些肠道菌群如拟杆菌、双歧杆菌、真杆菌、普氏菌、梭杆菌，可以代谢人参皂苷并产生具有促进健康作用和显著提高生物利用度的新化合物。
比如，人参皂苷Rb1在双歧杆菌的作用下，先变成Rd，继续去糖基化，再变成抗癌和抗糖尿病效果更强的Compound K。而且，Rg1去糖基化变成的20(S)-protopanaxatriol(PPT)，抗疲劳效果就更强。
那么，有些肠道内双歧杆菌含量较高的人，对他们来说，吃人参的效果可能更显著。
黄芪中毛蕊异黄酮—拟杆菌属13—抗病毒效果↑
黄芪中的主要异黄酮类化合物有毛蕊异黄酮-7-O-β-D-葡萄糖苷 (CG) 。
来自人类肠道细菌的拟杆菌属 13对 CG 进行去糖基化，获得了糖苷配基毛蕊异黄酮，它比相应的糖苷具有更强的抗病毒能力，可以保护 PC12 细胞免受损伤。
去糖基化
doi: 10.1016/j.jare.2023.05.011
毛蕊异黄酮—拟杆菌58—芒柄花素预防癌症
芒柄花素是一种植物雌激素，用于预防和治疗乳腺癌、前列腺癌、结肠癌和骨质疏松症。
来自人类肠道细菌的拟杆菌属58能够使毛蕊异黄酮脱水并将其转化为芒柄花素。
此外，毛蕊异黄酮的乙酰化是由菌株梭菌属21-2完成的。
脱水和乙酰化
doi: 10.1016/j.jare.2023.05.011
药食同源物质对肠道菌群的调节作用是现代营养学和传统医学交汇点上的一个研究热点。
药食同源物质，如中药材、功能性食品和富含生物活性成分的天然食品，已被证明能够对肠道菌群产生积极影响。这些物质中含有的多糖、多酚、挥发油、皂苷等生物活性成分，都可以调节肠道菌群。
这些生物活性成分不仅为肠道菌群提供营养，还能选择性地促进某些有益菌的生长，同时抑制有害菌的繁殖，从而帮助维持肠道微生态的平衡。
多糖
促进有益菌，减少有害菌，比如说，麦冬多糖可以通过调节肠-肝轴显著保护非酒精性脂肪性肝病。
麦冬多糖显著降低了一些有害细菌的相对丰度，包括乳球菌、肠杆菌、Turicibacter、Tyzzerella、Oscillibacter等，并增加一些有益菌，如Alistipes、Ruminiclostridium、Rikenella。这种多糖还显著增加了两种产短链脂肪酸菌（ Butyricimonas、Roseburia ）丰度以及乙酸和戊酸的水平，从而改善了炎症反应和肝脏脂质代谢。
促进短链脂肪酸（SCFAs）的产生
枸杞多糖补充剂可降低厚壁菌门与拟杆菌门的比例，增加产短链脂肪酸菌，如Lacticigenium、Butyricicoccus、Lachnospiraceae等，从而改善肥胖小鼠的肠道菌群失调。
改善代谢，缓解疾病
银耳多糖通过多途径调节肠道菌群及其代谢物，改善了DSS诱导的溃疡性结肠炎。银耳多糖可以增加Lactobacillus的丰度，从而改善色氨酸的分解代谢。这导致黄嘌呤酸、KA和吲哚衍生物（如5-羟吲哚、5-羟吲哚-3-乙酸、5-羟吲哚乙酰酸）的增加。
天然多糖因其在缓解运动性疲劳中的潜在效果和较少的副作用而受到关注。研究表明，肌肉功能与肠道菌群的多样性和组成密切相关，而天然多糖如决明子、灵芝、枸杞、冬虫夏草等可通过不同机制发挥抗疲劳作用。
doi.org/10.3390/foods12163083
多酚
多酚是药食同源食物中含量丰富的活性化合物，膳食多酚类化合物具有预防慢性疾病的抗氧化剂，而临床试验中证据很弱，主要因为个体间的差异很大。多酚的生物利用度低（5%–10% 被小肠吸收）。这些化合物的生物利用度严格取决于肠道微生物的酶促机制。
肠道微生物群通过改变糖苷配基、糖苷和结合物的结构来影响多酚的生物利用度。
一般来说，口服多酚在上消化道的吸收相对较低；很大一部分多酚积聚在结肠中，影响和改变肠道微生物群的组成。摄入多酚可能通过促进有益细菌的生长，抑制有害细菌的生长，从而使宿主受益。
随机，双盲，安慰剂对照的人类试验表明，经口摄入没食子儿茶素-3-没食子酸酯和白藜芦醇，持续12周超重男性显著降低拟杆菌的粪便丰度和趋向于降低Faecalibacterium prausnitzii 的丰度。
在高脂饮食中补充膳食葡萄多酚导致肠道微生物群落结构发生显著变化，包括厚壁菌门与拟杆菌门的比例降低以及AKK菌的大量繁殖。膳食多酚促进肠道细菌Akkermansia muciniphila 的生长并减轻高脂饮食诱导的代谢综合征。
Vemana Gowd, et al.,Trends in Food Science & Technology, 2019
下面按照疾病类型分类分为消化系统疾病、肝病、内分泌疾病、神经精神疾病、心血管疾病等，逐一了解药食同源如何通过肠道菌群影响健康。
■ 消化系统疾病
炎症性肠病(IBD)
炎症性肠病（IBD）是一种肠道的慢性病，它会反复发生，造成肠道发炎和损伤。肠道屏障是保护肠道不受病菌侵害的关键。肠道菌群失衡可能会引起IBD。特别是，如果肠道里的革兰氏阴性细菌多了，它们细胞壁上的脂多糖（LPS）也会增加，这可能会引发过度的免疫反应，导致IBD。
人参→拟杆菌、疣微菌、变形菌↓→LPS↓→抗炎
枸杞→副拟杆菌属,Parasutterella,梭菌属↓ 螺杆菌科↑
玉竹提取物→脱硫弧菌科↓
除了上面提到的，还有很多药食同源的植物也能调节肠道菌群，帮助治疗IBD，比如山楂、蜂蜜、山药、菊花、酸枣仁、姜黄、黄芪和灵芝。这些植物可能成为治疗IBD的新药物。
多糖治疗IBD的机制
doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2023.126799
结直肠癌（CRC）
结直肠癌（CRC）是全球常见的癌症之一，占全球每年所有癌症诊断和所有癌症相关死亡的 10%。长期患有 IBD 和不健康的生活方式导致肠道菌群紊乱的患者患结直肠癌的风险更高。因此，发基于药食同源物种的新型、有效但低毒的产品用于预防和治疗结直肠癌变得越来越重要。
灵芝→厚壁菌门、双歧杆菌、乳酸杆菌↑ 拟杆菌门、脱硫弧菌、颤杆菌↓ →预防结直肠癌
西洋参→疣微菌↓→抗炎、抗肿瘤
大枣→双歧杆菌、拟杆菌、乳酸杆菌↑→预防肿瘤
■ 肝 病
酒精性肝病（ALD）
酒精性肝病（ALD）与长期喝酒太多有关，它包括脂肪肝、酒精性肝炎和酒精性肝硬化等不同的肝脏问题。喝酒太多不仅会伤害肝脏，还会让肠道菌群不平衡，破坏肠道屏障，这会影响肠道和肝脏之间的正常联系，导致肝病。
枸杞→阿克曼氏菌、瘤胃球菌↑→保护肝脏
灵芝→瘤胃球菌、普雷沃氏菌、颤杆菌克属↑→改善脂肪代谢、抑制炎症
对沙棘、葛根、黄芪及其相关加工产品的药食同源物种的研究表明，它们通过肠道菌群在预防和减轻ALD方面发挥越来越多作用。
非酒精性脂肪性肝病
非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）肝脏中脂肪积累过多，这与胰岛素抵抗和氧化应激有关，可能导致肝细胞损伤和炎症。虽然NAFLD的肝脏变化与酒精性肝病（ALD）相似，但NAFLD患者并不饮酒过量。目前，除了运动和饮食调整外，还没有特定的药物被批准用于治疗NAFLD。
黄芪多糖→厚壁菌门/拟杆菌门比例↓→抗炎
决明子中的蒽醌+益生菌 DM9054 和 86066→预防 NAFLD
其他药食同源的物质，如砂仁、茯苓、山楂、葛根，也显示出通过调节肠道菌群来预防和治疗NAFLD的潜力，可能通过激活相关的信号通路来发挥作用。
其他肝病
其他肝病还包括其他亚型，比如肝纤维化和肝硬化，它们可能由炎症或外界因素引起。
覆盆子→双歧杆菌、Turicibacter↑→肝功能改善
马齿苋→阿克曼氏菌和粪杆菌↑→减轻肝肾损伤
这些草药通过调节肠道菌群，显示出在肝病治疗中的潜力。
doi: 10.1016/j.jare.2023.05.011
■ 神经和精神疾病
阿尔茨海默病（AD）
阿尔茨海默病（AD）的大脑中淀粉样斑块和神经纤维缠结的形成，会导致大脑损伤和认知能力下降，目前还没有治愈的方法。近年来，研究表明肠道菌群，也就是我们体内的“第二大脑”，可能通过肠-脑轴影响阿尔茨海默病的发展。
茯苓→乳酸杆菌↑产内毒素菌↓→产GABA
黄芪→Roseburia、Lactobacillus↑→延缓淀粉样蛋白的沉积
天麻→约翰逊乳杆菌、鼠乳杆菌、罗伊氏乳杆菌↑→改善认知障碍
西洋参和黄芪→异杆菌属、嗜粘蛋白阿克曼氏菌、乳酸杆菌↑→有助于治疗AD
茯苓在阿尔茨海默治疗中作用
doi: 10.1016/j.jare.2023.05.011
抑郁症
抑郁症是一种常见的精神障碍，影响很多人的生活。科学家认为，大脑中某些化学物质，比如GABA、去甲肾上腺素（NE）和血清素(5-HT)水平降低，可能会导致抑郁症。还有一种叫做脑源性神经营养因子（BDNF）的物质，它在调节抑郁症状中也很重要。
豆豉→瘤胃球菌↑ 拟杆菌↓→抗抑郁
肉苁蓉→瘤胃球菌↓ 拟杆菌↑→缓解抑郁症
茯苓→普雷沃氏菌、异杆菌、苍白杆菌↓→抗抑郁
焦虑症
焦虑症是一种常见的精神障碍，主要症状是过度紧张、担忧、失眠等，严重影响患者生活质量。
茯苓→Blautia↓瘤胃球菌、普雷沃氏菌↑→抗焦虑
doi: 10.1016/j.jare.2023.05.011
■ 心血管疾病
动脉粥样硬化（AS）
动脉粥样硬化（AS）是一种心血管疾病，可能因为血脂异常等问题引起，是全球主要的死亡原因之一。研究发现，一些天然物质可以通过调节肠道菌群来帮助缓解动脉粥样硬化。
人参皂苷→Muribaculaceae、乳杆菌、双歧杆菌↑
氧化三甲胺 (TMAO) 可以预测动脉粥样硬化早期阶段，它与胆固醇代谢和氧化应激有关。
银杏内酯B→拟杆菌↑、幽门螺杆菌↓→TMAO↓
草果→异杆菌、脱硫弧菌↓ Ruminococcus_2↑→降低胆固醇
灵芝→普氏菌、产短链脂肪酸菌↑→改善血脂异常
这些研究表明，通过调节肠道菌群，天然物质可能在预防和治疗动脉粥样硬化方面发挥作用。
doi: 10.1016/j.jare.2023.05.011
■ 内分泌疾病
糖 尿 病
糖尿病是一种代谢紊乱，高血糖是由于胰岛素分泌不足和/或作用不足造成的。根据国际糖尿病联合会2021年的数据，全球有 5.37 亿人患有糖尿病。研究表明，肠道菌群在控制宿主的生理和代谢方面至关重要，其失调与糖尿病的进展有关。
枸杞→瘤胃球菌科、Intestinimonas↑→GLP-1、PYY↑→促进胰岛素的分泌
罗汉果→Elasimicrobium↑、脱硫弧菌、大肠埃氏菌属-志贺氏菌属↓
桑叶→ Romboutsia、Oscillatoriales cyanobacterium↓ Alloprevotella、副拟杆菌、Muribaculaceae↑→缓解糖尿病
马齿苋→ 支链氨基酸↓→ 减缓糖尿病
肥 胖
肥胖已成为全球严重的健康问题，药食同源物种通过调节肠道菌群和相关信号发挥其抗肥胖活性。
这些研究表明，通过调节肠道菌群，药食同源物种可能成为管理肥胖的有效策略。
doi: 10.1016/j.jare.2023.05.011
■ 其他疾病
慢性非细菌性前列腺炎 <茯苓多糖>
茯苓多糖（PPs）可以通过调节肠道菌群来缓解慢性非细菌性前列腺炎。茯苓多糖显著增加副拟杆菌属、梭杆菌属、Parasutterella等有益菌，同时改变结肠上皮中关键基因表达，调节激素水平，抑制前列腺炎症。
恶性黑色素瘤 <黄芪多糖>
黄芪多糖（AP）能够通过调节肠道菌群来降低髓系抑制细胞（MDSC）的数量和相关分子的表达，增加CD8 T细胞的数量，削弱MDSC抑制CD8 T细胞杀死肿瘤细胞的能力。黄芪多糖干预下，与假长双歧杆菌呈负相关、与约氏乳杆菌呈正相关的L-谷氨酸和肌酸显著上调，揭示了黄芪多糖抑制肿瘤生长的治疗能力。
乳腺癌 <茯苓>
茯苓能够通过增加有益细菌如乳酸杆菌和双歧杆菌，减少有害细菌如硫酸盐还原菌脱硫弧菌和Mucispirillum等，来改善乳腺癌小鼠的菌群失调。
骨质疏松症 <杜仲叶提取物>
杜仲叶提取物补充剂能够促进保加利亚乳杆菌的生长，增加粪便和血清中的短链脂肪酸浓度，表现出抗骨质疏松症活性。
慢性肾脏疾病 <茯苓补充剂>
茯苓补充剂可以通过调节肠道菌群及其代谢产物来延缓慢性肾脏疾病的发展。
药食同源领域的研究正处于快速发展阶段，它融合了传统智慧与现代科学，为我们提供了一个全面的健康新视角。随着研究的深入，我们对药食同源物质的安全性、独立性效益以及它们如何影响肠道菌群有了更深入的理解。
药食同源物质的安全性是其研究的首要关注点。历史上，许多药食同源物质已被人类长期安全食用。这块还可以探索这些物质在不同剂量、不同人群中的使用效果，以及可能的长期影响。
如何通过科学的方法来证明药食同源物质的疗效和安全性？
它涉及到的是研究设计、实验方法、数据分析等，目的是建立药食同源物质功效的科学证据基础。这通常包括以下几个方面：
文献回顾：查找和分析现有的研究，了解药食同源物质的历史和当前的知识状态。
实验室研究：在细胞和动物模型中测试药食同源物质的生物活性。
临床试验：通过随机对照试验等方法，在人体中测试药食同源物质的效果。
横断面研究：在某一时间点对大量人群进行调查，了解药食同源物质的使用情况及其与健康状况的关联。
系统评价和荟萃分析：综合多项研究的结果，以评估药食同源物质的整体效果。
长期跟踪和安全性评估：对药食同源物质进行长期跟踪，评估其长期使用的效果和潜在的副作用。通过毒理学研究和临床监测，确保药食同源物质的安全性。
法规和标准化：遵循相关法规和指南，同时应确保药食同源物质的质量，包括纯度、稳定性和成分标准化。
利用微生物组数据进行疾病筛查和个性化预防
doi.org/10.1038/s41579-023-00998-9
目前常用的监测手段包括生理指标监测（心率、血压、血糖等）、生物标志物检测（血液、尿液等）、肠道菌群检测、自我报告和问卷调查等。
症状记录：记录使用药食同源物质前后的症状变化，如疲劳感、消化问题、睡眠模式等。
免疫功能检测：例如，灵芝多糖可以通过增加NK细胞活性和T细胞增殖来增强宿主的抗肿瘤免疫反应。可以检测外周血中NK细胞活性和T细胞亚群比例来评估灵芝多糖的效用。
肠道通透性检测：例如，枸杞多糖可以通过上调紧密连接蛋白（如Occludin和ZO-1）的表达来增强肠道屏障功能。可以通过检测血清中细菌内毒素（LPS）的水平来间接评估肠道通透性，从而评估枸杞多糖的效用。谷禾肠道菌群检测报告中也有相关详细的菌群代谢产物水平提示。
肠道菌群检测：可以用来评估特定药食同源物质（如中药材、功能性食品）对肠道菌群组成的影响。通过比较干预前后的菌群变化，可以了解这些物质如何改变肠道微生物的多样性、丰度等，这有助于监测治疗效果和疾病进展。同时，结合大数据分析与生物信息学技术，能够识别出一些特定菌群的变化，疾病风险评估，根据肠道菌群评估营养状况，找到一些个性化的健康管理方案。
doi.org/10.1002/imt2.230
提高生物利用度
例如，基于纳米技术的人参皂苷Rb1递送系统，可以显著提高其在肠道中的稳定性和吸收率。这种新型递送系统不仅可以提高药食同源物质的效果，还可能降低所需剂量，减少潜在的副作用。
新的药食同源物开发
利用大数据分析技术，可以从大量的药食同源物质中筛选出具有潜在药用价值的候选物质。通过分析这些物质的化学成分、生物活性和用途，结合肠道菌群检测技术和药食同源的研究，为药食同源物质的深入研究提供科学依据，推动理论创新和技术进步，发现新的生物活性物质和药物靶点，同时可以推动新药食同源物质和/或功能性食品的开发。
药食同源物质与现代药物的协作
药食同源物质与现代药物协同作用的研究，例如，灵芝多糖可以增强某些化疗药物的抗肿瘤效果，同时减轻其副作用。这种协同作用的研究不仅可以提高现有治疗方案的效果，还可能为开发新的联合治疗策略提供依据。
污染问题监测的新型解决方案
药食同源产品的生产和加工过程中可能会遇到食品安全和污染的问题，如农药残留、重金属污染等。确保产品的安全性是药食同源产品开发的重要挑战。
肠道菌群检测可以作为评估和解决这一问题的有效工具。
每个人的基因、代谢类型、生活方式、健康状况都不同，对营养的需求也各异。随着科技的发展，药食同源可以与肠道菌群检测、人工智能、大数据分析、基因编辑等前沿科技相结合，为实现精准、高效、可持续的个性化营养提供更多创新的可能。比如，根据个人的肠道菌群特点选择合适的药食同源物质，满足个性化的营养需求，从而提高营养干预的有效性和依从性。
药食同源的研究涉及营养学、医学、微生物学、遗传学等多个学科，推动了跨学科研究的发展。这种跨学科合作有助于深入理解食物、营养和健康之间的复杂关系，有助于制定促进全民健康的膳食指南。
主要参考文献
Xia X, Xiao J. Natural Ingredients from Medicine Food Homology as Chemopreventive Reagents against Type 2 Diabetes Mellitus by Modulating Gut Microbiota Homoeostasis. Molecules. 2021 Nov 17;26(22):6934.
Yang, Minmin, et al. “Advances in understanding of health‐promoting benefits of medicine and food homology using analysis of gut microbiota and metabolomics.” Food frontiers 1.4 (2020): 398-419.
Zhong, Huan, et al. “The evolution and significance of medicine and food homology.” Acupuncture and Herbal Medicine 4.1 (2024): 19-35.
Zuo WF, Pang Q, Yao LP, Zhang Y, Peng C, Huang W, Han B. Gut microbiota: A magical multifunctional target regulated by medicine food homology species. J Adv Res. 2023 Oct;52:151-170.
Neu, J. The evolution of personalized nutrition. Nat Med 30, 1826–1827 (2024).
Sun-Waterhouse, et al. “Transformation from traditional medicine-food homology to modern food-medicine homology.” Food & Medicine Homology 1.1 (2024).
Doris Vandeputte, Personalized Nutrition Through The Gut Microbiota: Current Insights And Future Perspectives, Nutrition Reviews, Volume 78, Issue Supplement_3, December 2020, Pages 66–74
Chen, Jiali, et al. “Dietary therapies interlinking with gut microbes toward human health: Past, present, and future.” iMeta: e230.
Singar S, Nagpal R, Arjmandi BH, Akhavan NS. Personalized Nutrition: Tailoring Dietary Recommendations through Genetic Insights. Nutrients. 2024 Aug 13;16(16):2673.
Guess, N. Big data and personalized nutrition: the key evidence gaps. Nat Metab 6, 1420–1422 (2024).
Simon, Marie‐Christine, et al. “Gut microbiome analysis for personalized nutrition: the state of science.” Molecular Nutrition & Food Research 67.1 (2023): 2200476.
谷禾健康
饮食在塑造肠道微生物群的组成、功能和多样性方面起着关键作用，各种饮食对肠道内微生物群落的稳定性、功能性和多样性有着深远的影响。了解不同饮食对微生物群的深远影响至关重要，改善代谢和肠道健康，预防和减缓由饮食不当引起的特定饮食相关疾病的发生。
在生命早期，分娩方式、喂养、饮食和环境等因素会塑造肠道微生物群。在成年期，虽然微生物群趋于相对稳定，但外界因素，尤其是饮食，会大大影响其组成和功能。营养素、微生物群和免疫系统之间的这种复杂相互作用是维持体内平衡和防御外部病原体的重要调节机制。
精准营养承认每个人对饮食的代谢反应会有所不同，因此针对人群健康的广泛饮食指南在个人层面上并不理想。一些大规模研究已开始将微生物组概念纳入精准营养，发现纳入肠道微生物组组成的预测模型远远优于仅基于宿主、饮食和身体活动因素的预测模型。
比如从控制体重来说，我们常常关注卡路里的摄入与消耗，却可能忽略了肠道菌群层面的理解。不同人群可以选择不同的方式，高纤维饮食可以促进产生短链脂肪酸的肠道细菌的生长，这些短链脂肪酸不仅有助于维持肠道健康，还可能通过调节食欲和能量代谢等方式来帮助控制体重。
鉴于测序和机器学习等方面技术的最新进展，极大地提高了人们对饮食及其对微生物群影响的理解。在此基础上，本文讨论了常见整个饮食方式（如地中海饮食、高纤维饮食、植物性饮食、高蛋白饮食、生酮饮食、西方饮食、间歇性禁食、热量限制饮食等）影响肠道微生物群的机制，还包括生命早期和成年期肠道微生物群相关的饮食相关慢性疾病，临床实践中用于缓解或预防疾病进展的特定饮食等。
微生物组研究成果的迅速扩展使多种长期营养原则变得复杂，同时也为干预提供了新的机会。更深入地了解饮食、宿主和微生物之间的因果关系，可以为开发精准营养和基于微生物组的疗法提供新的视角。
饮食对肠道微生物群的组成和功能有相当大的有益或负面影响。
下图是常见饮食方式对肠道菌群的影响，这在后面我们会详细展开阐述。
全膳食的常量营养素组成及其对肠道菌群的影响
doi.org/10.1038/s41579-024-01068-4
当膳食纤维到达肠道时，会经过肠道微生物群的发酵，产生如乙酸盐、丙酸盐和丁酸盐等短链脂肪酸（SCFA）。这些短链脂肪酸随后进入门脉循环，对宿主健康产生一系列积极影响。
激活GPCRs
短链脂肪酸激活G蛋白偶联受体GPCRs 41和43，这是它们发挥作用的初步机制。
触发肠道激素分泌
激活的受体进一步触发胰高血糖素样肽（GLP）和肽YY（PYY）等肠道激素的分泌。
注：GLP1和PYY在调节食欲、减缓胃排空和促进饱腹感方面起着关键作用。
增强肠道屏障功能
SCFAs通过增加粘液分泌和降低肠腔pH值来增强肠道屏障功能，保护肠道内壁，防止有害病原体进入血液。
抗炎与免疫调节作用
SCFAs具有抗炎和免疫调节作用，有助于维持整体肠道健康，并降低胃肠道疾病的风险。
肠道微生物群对纤维的分解及其对屏障功能和免疫力的影响
doi.org/10.1038/s41579-024-01068-4
在肠道中，膳食蛋白质经过肠道微生物群的代谢，这与拟杆菌属的增加有关。这导致产生各种代谢产物，包括短链脂肪酸、支链脂肪酸（BCFAs）和吲哚。
支链脂肪酸可以激活 GPCR41 和 GPCR43，从而触发 GLP1 和 PYY 等肠道激素的分泌。此外，BCFAs 可以增加粘液分泌并降低腔内 pH 值，从而增强肠道屏障功能并保护肠道内壁。
肠道微生物群对蛋白质的代谢以及SCFA和吲哚对人类健康的后续影响
doi.org/10.1038/s41579-024-01068-4
SCFAs、BCFAs、GLP1 和 PYY 等肠道激素、粘液分泌和腔内 pH 对人体健康的影响，包括改善胃肠功能、调节食欲、减少炎症、改善胰岛素敏感性和脂肪酸氧化，从而促进整体肠道健康。
当膳食PUFAs到达肠道时，它们会被肠道微生物群代谢。这一过程增加了特定细菌的丰度，如双歧杆菌属和产丁酸菌。因此，产生了各种代谢产物，如短链脂肪酸，例如丁酸盐。
PUFAs可以减少促炎的肠杆菌属（Enterobacterium）的丰度，从而减少炎症并改善肠道屏障功能。这可能导致内毒素和IL-17的产生减少，进而减少炎症并改善对人类健康的影响。由PUFA代谢产生的未代谢SCFAs进入系统循环，在其中发挥免疫调节作用。它们可以通过改善胰岛素敏感性、减少炎症和改善肠道渗漏症内毒素血症来增强抵抗肥胖的能力。
doi.org/10.1038/s41579-024-01068-4
多酚类物质被肠道细菌代谢，因此被分解成生物活性微生物代谢产物。多酚已被证明可以增加肠道腔中有益细菌的丰度，如双歧杆菌、Akkermansia、乳酸杆菌属。这些细菌在维持肠道屏障功能、调节免疫系统、促进肠道稳态和抑制病原菌生长方面起着至关重要的作用。
此外，多酚在肠道内表现出显著的抗炎和抗氧化作用。多酚代谢的副产物，缺乏酚类的代谢产物，在系统循环中被吸收，在那里它们发挥显著的免疫调节作用。例如，这些代谢产物已被证明可以通过减少炎症和氧化应激，以及改善内皮功能，从而改善肺部、大脑和心脏功能，增加周围血流。
doi.org/10.1038/s41579-024-01068-4
肠道微生物组的差异性影响
不同肠道微生物群对宿主能量状态的贡献存在差异，与肥胖相关的肠道微生物组特征可能会加剧宿主的表型。
遗传性肥胖小鼠及其瘦弱的同窝小鼠在肠道微生物组成上存在差异，从ob/ob供体获得的肠道微生物群受体增加的体脂，比从遗传性瘦弱供体获得的微生物群受体多。
将适应高脂高糖（HFHS）饮食的小鼠肠道微生物群与适应低脂高植物多糖饮食的小鼠肠道微生物群进行移植，一致地增强了接受控制饲料的无菌受体小鼠的脂肪积累。
这些研究表明，无论是由遗传还是饮食驱动的肥胖表型，都可以通过肠道微生物群传播。
肠道微生物组与营养不良
患有夸希奥科病（kwashiorkor）的儿童的肠道微生物群表现出发育不良的特征，并通过在无菌小鼠中定植后与健康对照相比，损害了营养吸收，从而在因果上对营养不良有所贡献。
肠道微生物群的变化也已被证明有助于极低热量饮食（VLCDs）和Roux-en-Y胃旁路手术后的快速减重。
例如，对超重或肥胖的绝经后妇女进行每天800千卡的极低热量饮食，导致肠道微生物群的变化和改善的代谢表型，如体重减轻和减少的脂肪量，这些变化可以在接受了节食前后肠道微生物群的无菌小鼠受体中重现。
肠道微生物组的能量缓冲作用
与低消化性饮食相关的更高营养流入结肠可以以一种增强其对宿主能量状态贡献的方式改变肠道微生物群，表现为接受低消化性饮食条件的微生物群的无菌小鼠受体体重增加和脂肪量更多。
在这个宿主-微生物组生态共生的例子中，宿主的营养吸收较低被肠道微生物群衍生的代谢产物及其下游效应所部分缓冲，例如增加宿主的能量摄入。这样的能量缓冲在能量受限条件下可能有助于宿主的代谢健康，但在能量过剩条件下也可能妨碍体重管理。
肠道微生物组的环境和饮食依赖性
肠道微生物群对宿主能量平衡的贡献可能依赖于环境和饮食背景，即使不通过饮食操纵宿主能量平衡也是如此。
来自肥胖不一致的人类双胞胎的无菌小鼠受体通常模仿了它们供体的代谢表型，但是当差异性定植的受体动物共同饲养时，来自瘦弱供体的微生物群侵入了来自肥胖供体的微生物群，结果是两者都保持了瘦弱。
当共同饲养的受体动物被喂食高脂肪和低水果蔬菜的饮食时，与瘦弱相关的微生物群的传播性被破坏了。
这些复杂的相互作用强调了饮食对宿主-微生物组代谢相互作用的影响有时可能难以追踪。
肠道微生物通过其代谢产物影响健康
短链脂肪酸可以被各种宿主组织转化为ATP，其中：
SCFAs具有多样的信号功能，影响能量平衡。
doi.org/10.1038/s41579-024-01068-4
SCFA通过各种方法影响能量摄入，包括乙酸盐穿过血脑屏障，介导调节性神经肽的表达，丙酸盐和丁酸盐结合肠内分泌L细胞中的GPR41和GPR43受体，刺激GLP-1和PYY的释放，以及通过迷走神经的肠脑信号传导，乙酸盐与SCFA混合物可能不同地介导这些信号传导。
SCFA通过促进棕色脂肪组织的产热、白色脂肪组织的米色和骨骼肌的线粒体呼吸来影响能量消耗。SCFA还可以影响脂肪生成和脂肪分解的动力学，据报道，丁酸盐促进脂肪分解，而乙酸盐和丙酸盐促进脂肪生成。
此外，肠道微生物组可以使宿主肝脏分泌的牛磺酸或甘氨酸结合的初级胆汁酸（T/G-1°BA）脱偶联和脱羟基，产生调节宿主能量代谢各个方面的非偶联初级胆汁酸和次级胆汁酸。未结合的初级胆汁酸通过法尼醇X受体（FXR）发出信号，抑制CYP7A1，CYP7A1是初级胆汁酸合成的限速步骤，对饮食脂肪吸收具有潜在的下游影响。次级胆汁酸激活TGR5，促进棕色脂肪组织的产热、白色脂肪组织的米色和胰腺β细胞的胰岛素产生。
肠道微生物胆汁酸代谢也可能通过对厌食素GLP-1的对比作用来影响能量摄入，2°BA激活的TGR5信号促进L细胞分泌GLP-1，1°BA活化的FXR信号在小鼠中显示出抑制GLP-1活性。这些多效性效应强调了对SCFA和胆汁酸的看法正在发生变化，从能量收获的载体转变为能够对宿主能量状态产生净积极和净消极影响的代谢调节因子.
地中海饮食（MD）强调摄入大量未加工的全植物性食品、橄榄油、乳制品、适量家禽和鱼类，以及少量红肉。
降低癌症死亡率及糖尿病风险
一项对美国25,315名女性的前瞻性研究显示，那些坚持地中海饮食模式的人在25年的随访期间全因死亡率降低了23%。这项研究还显示，较高的地中海饮食摄入量与20年随访期间未来2型糖尿病风险降低30%相关。地中海饮食模式可能还对癌症有保护作用。实际上，高度遵守这种饮食与普通人群中的癌症死亡率降低、癌症幸存者的全因死亡率降低，以及降低发展结直肠癌、头颈癌、呼吸、胃、肝和膀胱癌风险有关。
增加产丁酸菌
两项干预研究将地中海饮食与特定分类特征联系起来，增加Faecalibacterium prausnitzii、Roseburia丰度，减少Ruminococcus gnavus、Collinsella aerofaciens、Ruminococcus torques丰度。这些因饮食而导致的微生物组变化与短链脂肪酸产量的增加和代谢副产物（如乙醇、对甲酚和二氧化碳）产量的减少有关。
地中海饮食与特定功能途径有关
之前研究用宏基因组测序分析了307名男性长期饮食信息的微生物组数据。结果显示，地中海饮食与36条功能途径有关，这些途径大多类似于植物性饮食，具有丰富的微生物功能，用于SCFA发酵和膳食纤维降解。对地中海饮食的坚持显示出与特定功能途径的正相关，如用于果胶分解的d-果糖醛酸降解途径和用于半纤维素分解的甘露聚糖降解途径。地中海饮食的坚持和降低心血管疾病风险在P. copri水平较低的个体中更为明显。
地中海饮食plus版——更积极的变化相关
最近，DIRECT-PLUS研究包括294名肥胖或血脂异常的参与者，发现与地中海饮食相比，绿色地中海饮食与更显著的组成变化相关。绿色地中海饮食是地中海饮食的增强版，它增加了植物性食品的摄入量，减少了红肉的摄入，并且每天还摄入富含多酚的绿茶和Mankai水生植物。
这种饮食在微生物组成和多样性上产生了更大的变化，包括增加普雷沃特氏菌的丰度和支链氨基酸降解酶（异亮氨酸降解），减少双歧杆菌和支链氨基酸生物合成酶（缬氨酸和异亮氨酸生物合成）。这些变化与体重和心代谢指标的积极变化相关联。
膳食纤维对人类健康至关重要，它有助于降低长期体重增加，低纤维摄入量会增加患2型糖尿病和结肠癌的风险。
高纤维饮食会改变肠道微生物的组成，包括显著增加乳酸杆菌属和双歧杆菌属的丰度。
断奶后饮食变化，引起代谢复杂多糖的菌增加
不同的膳食纤维组分对肠道微生物的影响各不相同。例如，母乳喂养的婴儿表现出更高丰度的适应于利用人乳寡糖（HMOs——母乳中大量存在的不可消化的益生元糖类）的双歧杆菌。断奶后，肠道微生物组成会发生明显变化，这主要归因于饮食组成的改变。这导致能代谢更复杂多糖的拟杆菌门和厚壁菌门的扩张。
超重个体：改善菌群预防代谢疾病
在超重的个体中，阿拉伯木聚糖低聚糖的干预增加了普雷沃氏菌和直肠真杆菌（Eubacterium rectale）的丰度，伴随着代谢组学特征的有利变化，可能有助于预防代谢性疾病。
全谷物和小麦麸皮：双歧杆菌、乳杆菌↑↑
在31名志愿者中补充全谷物和小麦麸皮，导致双歧杆菌属和乳酸杆菌属的水平增加。全谷物消费者中的增加更为明显；两组都经历了总胆固醇的降低。
燕麦：厚壁菌门↑ 拟杆菌门↓ 心血管疾病风险↓
来自燕麦的高分子量β-葡聚糖减少了厚壁菌门，增加了拟杆菌门，并伴随着心血管疾病风险标志物的减少。
抗性淀粉：影响短链脂肪酸产生
以IV型抗性淀粉形式的膳食纤维对肠道微生物群的组成和功能以及丁酸盐或丙酸盐的产生了不同的影响。
简单碳水化合物在小肠中吸收，而复杂碳水化合物如膳食纤维则经历结肠微生物发酵，从而产生短链脂肪酸。人类只产生非常有限的用于碳水化合物降解的碳水化合物活性酶（CAZymes），因此依赖于肠道微生物群间接代谢几种膳食纤维。低纤维的饮食与肠道微生物群中减少的CAZyme储备相关。
短链脂肪酸的健康益处
包括前面文中提到过的，通过GPCRs传递信号，以及刺激肠道内分泌细胞分泌饱腹感激素（GLP-1和肽YY）。这影响了食欲调节，并调节了调节性T细胞的功能，以及脂质和葡萄糖代谢，在调节宿主能量代谢和结肠稳态中发挥关键作用。
丁酸盐作为结肠细胞的能量来源，通过肠细胞（巨噬细胞和树突状细胞）介导抗炎特性，并增强粘液产生，这突出了其在优化肠道吸收和肠道屏障功能中的作用。
短链脂肪酸与GPCRs及其他细胞的作用和互动不仅限于肠道，还扩展到外周组织、器官和免疫细胞。在小鼠模型中的报告表明，SCFAs和高纤维饮食可能在降低1型糖尿病、2型糖尿病、哮喘和压力的风险，减少脂肪酸合成和脂肪分解方面发挥作用，从而减轻体重并增强神经认知发展。SCFA的吸收导致肠腔pH值降低，这抑制了对pH敏感的病原体如梭菌纲和肠杆菌科的生长，并增加了营养素吸收。
全谷物中的不可溶纤维影响肠道传输速率和细菌发酵
两项随机对照交叉试验涉及50名超重或有代谢综合征风险的个体，表明全谷物饮食增加了粪便中的丁酸盐和己酸盐，改善了血脂水平，减少了炎症标志物，并与精制谷物饮食相比改善了体重减轻。产短链脂肪酸的菌与结肠传输时间显示出负相关关系。这进一步有助于调节肠道微生物组成和多样性，从而缓解各种肠道疾病，如肠易激综合症、炎症性肠病、结直肠癌和胃癌以及便秘。
微生物群与人类健康之间的相互作用强调了采取整体方法和更大规模的人类研究的必要性，以便深入认识饮食碳水化合物、肠道微生物群组成和疾病易感性之间复杂的关系。
植物性饮食富含多酚类、宿主可消化和不可消化的碳水化合物，并发挥益生元和后生元的双重效应。素食饮食导致形成独特的细菌环境，这一点从细菌功能能力的转变中得到证实。
素食者：拟杆菌↑ 普雷沃氏菌属↑
例如，素食者表现出低肉碱降解但增加氮同化。与杂食者饮食相比，这些饮食促进了拟杆菌门和普雷沃氏菌属的丰度，尽管由于微生物个体差异和研究方法的不一致性，研究结果有时会出现矛盾。
某些属或种的对比水平可以归因于饮食快速与逐渐转变对微生物造成的压力、健康与不健康饮食成分的存在，以及各种生物活性化合物的来源。例如：
植物性饮食的这些特性使其在预防和管理慢性疾病，如心血管疾病、2型糖尿病和某些癌症方面显示出潜力。然而，需要更多的研究来充分理解植物性饮食对肠道微生物组的具体影响，以及这些变化如何影响宿主的健康和疾病风险。
多酚类物质的吸收：少量在小肠，大量在结肠
多酚类物质，分为类黄酮和非类黄酮，是植物的次级代谢产物，存在于水果、蔬菜、谷物、葡萄酒、茶、咖啡等食物中。
少量的多酚类物质（5%~10%）在小肠中被吸收，主要是那些具有单体和二体结构的多酚。吸收后，苷元在肠细胞内经历生物转化，然后在肝细胞内继续转化。这些代谢产物通过循环系统运输到肾脏和肝脏等器官，并最终随尿液排出。
大部分多酚类物质（90%-95%）在回肠和结肠中与肠道微生物发生作用，它们促进双歧杆菌、Akkermansia、乳杆菌等物种的丰度，从而提供显著的抗炎和抗病原体特性，以及心血管保护作用。
最近一项涉及超过2万名成年人的随机对照试验表明，食用富含多酚的可可提取物减少了心血管疾病导致的死亡。然而，心血管疾病的发生并没有减少。
多酚类物质的抗菌和抗病原体特性
多酚类物质可以通过几种机制抑制细菌生长，包括结合并改变细胞膜的功能特性。它们还展现出对食源性病原体的抗菌活性，并以剂量依赖性方式作为群体感应抑制剂和抗菌剂。
肠道微生物群代谢多酚
肠道微生物群双向调节并代谢多酚类物质，将它们转化为更具生物活性的微生物代谢产物，并提高其相对于原始化合物的吸收。
代谢产物的健康益处
研究表明，食用生物活性微生物代谢产物对人类健康有益处。例如：
多酚类物质对肠道微生物群的调节
多酚类物质可以通过改变肠道微生物群的组成和影响各种微生物酶的功能，调节肠道微生物代谢产物，包括短链脂肪酸、TMAO、多巴胺、脂多糖、胆汁酸。
这最终可以通过多种方式引起多酚类物质诱导的宿主反应，例如，作为调节肠道酸碱平衡的调节器。多酚类物质对肠道微生物群的调节已被证明支持肺功能、中枢神经系统功能和肠道屏障完整性的稳态。
植物和动物源食物类型不同，对菌群影响有差异
植物和动物源性食物中蛋白质和脂肪类型的不同导致了肠道微生物组成和代谢组的差异。例如，基于动物的饮食导致耐胆汁细菌种类的丰度增加，如Alistipes、Bilophila，同时减少了厚壁菌门的丰度，降低了支链氨基酸（BCAAs）的水平，并增加了SCFAs和二甲基硫化物。
其他植物化合物，如纤维、萜类和类胡萝卜素，也已显示出健康益处。个体在从饮食多酚中产生酚类衍生代谢产物的量上的差异归因于每个人肠道微生物组的独特组成。
因此，分析多酚代谢产物可以作为一种有价值的方法，以更深入了解生物活性化合物效应，并为理解个体间的显著多样性提供全面的认识。
每日蛋白质摄入量超过1.5克/千克体重的饮食通常被认为是高蛋白饮食。这种饮食通常用于运动员或为超重人群减肥时所推荐。
蛋白质的消化和吸收
饮食中的蛋白质主要由宿主的蛋白酶分解，但每天有12-18克的蛋白质可到达大肠并被微生物群代谢。
不同类型的复杂蛋白质具有不同程度的可消化性，以及不同的氨基酸组成。
参与蛋白质分解的菌群
一些细菌物种参与蛋白质分解，并在高蛋白饮食者的肠道微生物群中富集，主要是拟杆菌属、芽孢杆菌属（Bacillus）、梭菌属(Clostridium)、Phocaeicola、丙酸杆菌属(Propionibacterium)、梭杆菌属(Fusobacterium)、乳杆菌属、链球菌属。
其他细菌可以直接利用氨基酸，并从蛋白质分解中受益，形成交叉喂养的相互作用。
蛋白质分解细菌使用多种酶
蛋白质分解细菌使用多种外肽酶、蛋白酶（包括金属、丝氨酸、半胱氨酸、天冬氨酸、苏氨酸、谷氨酸和天冬酰胺蛋白酶）和内肽酶来释放短肽和游离氨基酸。
氨基酸代谢产生短链脂肪酸
大多数氨基酸被发酵成短链脂肪酸：
部分发酵产物可能带来的健康危害
其他发酵产物包括可能的炎症化合物，如来自芳香族氨基酸（例如色氨酸）的吲哚和酚类化合物，以及氨、胺、有机酸和气体（即由含硫氨基酸半胱氨酸和甲硫氨酸产生的硫化氢，以及二氧化碳）。
值得注意的是，这些最终产物中的一些可能与疾病有关。吲哚和吲哚相关化合物可以到达肝脏并转化为硫酸吲哚酚，这是一种对肾脏有害的有毒代谢产物，并参与内皮功能障碍。此外，硫化氢可能具有致突变性，并可能在炎症中发挥作用，增加结肠癌的风险。
生酮饮食是一种极低碳水化合物、适量蛋白质和高脂肪的饮食模式，模拟了禁食期间的代谢反应，这种状态下循环酮体水平升高。
注：酮体是脂肪酸衍生的分子，当葡萄糖可用性受限时作为替代能量来源。这些酮体（KBs）包括β-羟基丁酸（βHB）、乙酰乙酸和丙酮，主要在肝脏中产生。
生酮饮食长期以来一直作为治疗癫痫的饮食疗法，并且越来越多的研究表明这种饮食在治疗阿尔茨海默症、肥胖症、癌症等各种疾病方面的益处。
注：传统的长链甘油三酯生酮饮食遵循脂肪（克）与蛋白质和碳水化合物总和的4:1比例。变体包括中链甘油三酯生酮饮食、改良阿特金斯饮食和低血糖指数治疗，每种方法都有稍微不同的宏观营养素比例。
在人类中，诱导生酮状态需要严格限制碳水化合物摄入（5%–10%千卡/天），适量蛋白质摄入（30%–35%），和高脂肪摄入（55%–60%）。
生酮饮食的潜在风险和副作用
生酮饮食(利于拟杆菌门) ≠ 高脂饮食(利于厚壁菌门)
典型的高脂饮食通常会增加厚壁菌门的丰度并减少拟杆菌门；然而，生酮饮食的效果不同。
——超重成年人
在涉及17名超重成年人的研究中，为期4周的生酮饮食显示在人肠道中放线菌门（Actinobacteria）和厚壁菌门的大量减少。具体来说，有益的双歧杆菌的19种物种减少了，而拟杆菌门丰度增加。这些变化部分是通过宿主产生酮体诱导的。
——癫痫儿童
在涉及12名严重癫痫儿童的为期3个月的研究中，遵循生酮饮食的儿童显示健康促进和消耗纤维的双歧杆菌属、直肠真杆菌（E. rectale）和Dialister属的丰度大幅减少。相反，儿童显示拟杆菌属和大肠杆菌属的丰度增加，后者部分归因于大肠杆菌（Escherichia coli）的增加。
生酮饮食对肠道微生物组的影响
临床前研究也表明，肠道微生物组的组成在响应生酮饮食时发生了显著变化，最明显的是：
酮体βHB↑ 双歧杆菌↓
一项分析生酮饮食对肠道微生物组组成的变化的潜在机制的研究报告了在人类和鼠类受试者中，双歧杆菌属和酮体β-羟基丁酸（βHB）之间的显著负相关，也就是说，随着βHB水平的增加，双歧杆菌属的水平会降低。
来自人类、啮齿动物和细胞培养的数据支持β-羟基丁酸抑制NLRP3炎症体的能力。高水平的酮体可以降低血压并增加血管功能。循环酮体水平的增加还可以减少心脏炎症和心力衰竭的可能性。酮体也可能通过刺激胰岛素受体，通过诱导AMP激活蛋白激酶（AMPK）和下调mTOR来改善胰岛素敏感性。高水平的酮体可能减少食欲，从而使体重减轻。
生酮饮食→双歧杆菌↓→减少诱导Th17→促炎降低
将生酮饮食者的粪便微生物群移植到无菌小鼠中，研究揭示了肠道TH17细胞的变化。
注：Th17细胞是一种辅助性T细胞亚群，其主要特征是能够产生多种促炎细胞因子，如IL-17、IL-21和IL-22等。
双歧杆菌属对肠道TH17细胞的有强烈诱导作用，而生酮饮食改变肠道菌群（双歧杆菌降低）也减少了诱导Th17的能力，可能导致这些细胞的促炎性降低，从而影响肠道和脂肪组织的炎症状态，
然而，由于有益的肠道微生物群的减少和促炎性及病原性肠道细菌的促进，需要进一步的研究来了解生酮饮食对宿主健康的长期影响。
西方饮食的特点是高热量含量，富含动物蛋白、饱和脂肪、简单糖和超加工食品，同时纤维、水果和蔬菜的摄入量不足。
西方饮食：多样性下降，拟杆菌为主
与其他饮食相比，西方饮食与肠道微生物组多样性的显著降低有关，其肠道特征转向以拟杆菌属为主的肠道特征。其他丰富的物种属于Ruminococcus、Faecalibacterium、双歧杆菌属、Alistipes、Blautia、Bilophila。
由于纤维摄入较少和不同的微生物组成，相关的微生物群产生的短链脂肪酸较少。
红肉中胆碱→TMAO→多种慢病相关
红肉中的特定化合物，如胆碱和肉碱，也可以被肠道微生物群转化为三甲胺，然后在肝脏中转化为与慢性疾病相关的三甲胺-N-氧化物（TMAO）。
加工食品和添加剂的影响
加工食品包含各种添加剂、防腐剂和乳化剂，能够直接或间接与肠道微生物群相互作用。
非营养性人造甜味剂，如低热量或饮食食品和饮料中的糖精、三氯蔗糖和阿斯巴甜，对微生物组多样性和组成的潜在长期影响尚不清楚。
其他添加剂，如卡拉胶（一种从红海藻中提取的增稠剂或凝胶剂，存在于许多加工食品中，如乳制品），已知会促进肠道炎症和破坏粘液层，导致肠道微生物组的变化。
人工食品色素，如糖果和烘焙产品中的Allura Red AC，赋予颜色并通过与肠道细菌的相互作用改变硫的稳态。
一些防腐剂，如加工肉类中的硝酸钠，也可以调节肠道微生物组的组成，而乳化剂，如羧甲基纤维素（一种存在于酱汁中的增稠剂）和聚山梨醇酯-80（一种存在于酱汁和烘焙食品中的乳化剂和稳定剂），直接冲击肠道微生物组的组成和功能。
详见我们之前的文章：
你的焦虑可能与食品添加剂有关，警惕食品添加剂引起的微生物群变化
糖，功能糖，代糖，如何从健康角度看这些肠道菌群的“甜蜜伙伴”
总体而言，西方饮食与慢性炎症的激增有关，导致与饮食相关的疾病，包括肥胖和其他非传染性疾病。
过去50年中，一种受到极大关注的饮食疗法是日常热量限制（CR），它被定义为在保持充足营养的同时，将饮食摄入量减少至低于维持体重所需的能量水平。观察性、临床前和临床试验的发现表明，CR可能将寿命延长1-5年，同时改善生活质量。
最严格的CR随机试验来自国家老龄化研究所资助的CALERIE（减少能量摄入长期效应综合评估）联盟。CALERIE研究包括CALERIE第一阶段（三项为期6至12个月的CR小规模试点研究）和CALERIE第二阶段（一项大型、多中心、为期2年的CR随机试验）。
注：这些研究招募了体重正常且健康状况良好的成年人。每项试验中实施的CR程度不同，但通常涉及日常能量摄入量减少10%至30%，同时确保其他关键营养素的充足摄入。
CR的健康益处
CALERIE研究的发现显示，短期和长期CR都可以减少体重、皮下脂肪、内脏脂肪和肝内脂肪含量。
CR减少了微生物表达的酶
这些酶能够使脂多糖A生物合成，从而限制了脂多糖（LPS）的产生，并以药理学上已知能刺激脂肪细胞褐化和减少内脏脂肪的方式抑制了LPS-TLR4途径。
将经过CR调节的与对照肠道微生物群移植到未经处理的无菌小鼠中，导致体重和体脂肪的增加减少，胰岛素敏感性提高，UCP1+（即褐/产热）脂肪细胞增加，这表明CR诱导的肠道微生物组变化在这些效应中起到了因果作用。
Dorea弱预测了CR诱导的体重减轻
人类的CR研究报道了肠道微生物组组成和功能的多种变化，但据所知，还没有研究表明这些变化是代谢益处的基础。
最近一项随机对照试验比较了147名超重或肥胖成年人中12周间歇性与持续性CR的效果，发现体重减轻与细菌相对丰度、群落α多样性或循环微生物代谢产物（例如短链脂肪酸）的变化之间没有关联。尽管如此，基线微生物组组成——特别是Dorea的相对丰度——弱预测了CR诱导的体重减轻。
超重人群日常热量限制后相关菌群变化
同样，一项涉及80名超重或肥胖成年人进行14周CR的前瞻性研究发现，体重减轻5%或以上与Collinsella和Christensenellaceae的丰度正相关，与大肠杆菌/志贺菌属、克雷伯菌属、巨球形菌属（Megasphaera）、Sellimonas、乳杆菌属的丰度负相关。
微生物组特征与特定代谢健康标志物之间的关联
如Akkermansia和Christensenellaceae与基于HOMA-IR的胰岛素敏感性之间的关系。需要额外的功能研究来测试这些微生物组特征与代谢反应之间的联系是因果关系还是其他生理状态的共线性结果。
解决开始和维持饮食模式重大转变挑战的一个潜在解决方案来自于一组数据，即间歇性禁食可以导致显著的体重减轻。
最常见的间歇性禁食形式是时间限制性进食（TRE），它涉及将进食窗口限制在4-10小时内，并在一天剩余的14-20小时内禁食。
TRE的做法
在进食窗口期间，个人不需要计算卡路里或以任何方式监测食物摄入，这种简单性可能解释了近期TRE受欢迎度的上升。在禁食窗口期间，个人被鼓励大量饮水，也可以消费无能量饮料，如不加添加剂的茶和咖啡。当肥胖成年人将进食窗口限制在每天4-10小时时，他们通常会将能量摄入减少200-550千卡/天，这种能量限制程度与日常CR（热量限制）相当。
TRE的减重效果
随机对照试验显示，TRE在降低体重和改善一些心血管健康标志物方面是有效的。体重通常在2-12个月的TRE后减少3%-5%，减少主要来自脂肪质量和内脏脂肪质量的减少，而不是瘦体重。
然而，并非所有关于人类TRE的研究都报告了体重减轻。有研究表明，3个月的8小时TRE（下午12点至晚上8点的进食窗口）对肥胖成年人的体重与无干预对照组相比没有影响。
注：然而，这项研究是在自由生活的参与者中进行的，他们在试验期间与研究团队的接触很少。
当进食窗口较早时，降血压效果才较为明显
即使实现了减重，也不是所有受试者都表现出代谢改善。血压通常在2-12个月的TRE后降低5-10毫米汞柱，但这些效果通常只有在进食窗口设在一天中较早的时候（即下午2点前）才会被注意到。早期进食窗口可能通过促进钠尿（通过肾脏在尿液中排泄钠）来降低血压，因为当盐分摄入转移到一天中较早的时候，由昼夜节律系统调节的钠排泄会增加。TRE似乎并不影响低密度脂蛋白胆固醇、高密度脂蛋白胆固醇或甘油三酯水平。循环炎症标志物，如C反应蛋白（CRP）、白细胞介素-6（IL-6）和肿瘤坏死因子-α（TNF-α），也不受TRE影响，尽管数据有限。
TRE改善血糖效果明显（早点吃，进食时间短）
临床试验发现，TRE在改善前驱糖尿病和肥胖个体的空腹胰岛素和胰岛素敏感性方面表现出相当一致的效果。TRE还改善了葡萄糖耐受性并减少了血清葡萄糖波动。这些改善更常见于早期进食窗口（即在下午3点前吃完所有食物）和较短的进食窗口（4-6小时）。
在2型糖尿病成人中，TRE改善了糖化血红蛋白水平，与每日CR相当，并且没有增加低血糖的风险。
TRE如何改善糖调节？
来自人类试验的数据显示，身体在TRE期间经历了代谢转换。
肠道微生物群发挥作用
在小鼠中，时间限制性喂养（TRF）通过恢复肠道细菌相对丰度的昼夜变化，减轻高脂高糖（HFHS）饮食的影响。
这些变化在远端小肠（回肠）最为明显，并与促胰高血糖素基因Gcg的表达增加和GLP-1的血浆水平升高相对应。
经抗生素处理和无菌小鼠的研究支持肠道微生物群在昼夜GLP-1释放中发挥因果作用，但具体的微生物效应因子仍不清楚。
一个概念验证来自于肠道共生菌Akkermansia muciniphila的研究，它分泌一种84kDa的蛋白质(P9)，足以通过与细胞间粘附分子2（ICAM-2）相互作用诱导GLP-1的分泌。
需要更多的工作来理解参与TRE的糖调节和其他有益效应的微生物群的全范围，以及它们的临床相关性。
TREplus版：肠道菌群变化更显著
值得注意的是，最近的一项临床研究比较了CR与能量匹配的TRE加蛋白质plus（定义为每天四次均匀间隔的餐食；TRE-P）方案在超重或肥胖成年人中的效果，发现TRE-P与肠道微生物组组成的更显著变化相关，包括之前与减重和蛋白质消费有关的类群的丰富，如Christensenellaceae。此外，在TRE-P干预期间，体重减轻高与低的参与者之间观察到肠道微生物组组成和功能能力的差异，但这些微生物组变化是否对TRE-P诱导的代谢改善有因果贡献仍不清楚。
母乳是大量生物活性化合物的来源，包括人乳寡糖（HMOs）、免疫球蛋白G（IgGs）、免疫细胞和微小RNA（miRNA），其中一些可以影响婴儿的肠道微生物群。与配方奶相比，母乳喂养会导致粪便钙保护素和β-防御素2等炎症标志物水平更高，这反映了随着促炎血清细胞因子减少，免疫成熟的过程。
双歧杆菌和拟杆菌利用HMOs，因此占主导地位
HMOs被双歧杆菌属（包括Bifidobacterium breve、Bifidobacterium bifidum、B. longum、B. infantis、Bifidobacterium pseudocatenulatum）以及拟杆菌属物种利用，导致这些物种在母乳喂养的婴儿肠道中占主导地位。
这可能会改变宿主中微生物与代谢产物之间的关系，如降低的肌苷水平与长双歧杆菌丰度增加之间的相关性所证明的，这表明其可能在婴儿的免疫和神经发育中发挥作用。
HMOs作为益生元发挥作用
乳铁蛋白和溶菌酶具有抗菌特性，能够调节对感染的保护。
肠道中由HMO利用形成的SCFAs被宿主用作能量来源。
非母乳喂养的肠道菌群
非纯母乳喂养的配方奶喂养婴儿拥有更高丰度的链球菌属、肠球菌属、韦荣球菌、梭菌属，并表现出在更多碳水化合物代谢途径上的功能能力差异，这证明了饮食对肠道微生物组的重要性。
较短的母乳喂养时间，菌群多样化
较短的母乳喂养持续时间与早期生活中高度多样化且类似成人的微生物组成相关联。
母乳中的HMOs调节婴儿肠道微生物群，并提供若干健康益处，如长期保护免受过敏、特应性皮炎和肥胖的影响，以及增强肠道屏障功能。同样，引入辅食会导致肠道微生物群的变化，这些变化促进了碳水化合物的利用、维生素的合成和外源性物质的降解，结果是厚壁菌门和拟杆菌门中的微生物水平增加。
最近的研究报道，涉及脂肪和糖摄入的孕妇饮食干预改变了婴儿肠道微生物组的功能，而另一项研究则报告没有关联。
小鼠实验：母亲孕期低纤维饮食，幼鼠呼吸感染的严重程度增强
最近的研究显示，在怀孕期间接受低纤维饮食的小鼠在后代中经历了延迟的浆细胞样树突状细胞和调节性T细胞扩增的扰动，导致呼吸感染的严重程度增强。同样，在无纤维饮食的小鼠中，幼崽中的比例较低的Akkermansia muciniphila、固有淋巴细胞和TH17细胞，而缺乏AKK菌属且被喂食纤维的小鼠显示出减少的固有和适应性RORγt‐阳性免疫细胞亚群。
小鼠实验：富含发酵食品，减少新生儿结肠炎症
另一项在母猪和小鼠上进行的研究表明，富含发酵食品的母亲饮食影响了新生儿肠道微生物群的发展，并通过p38丝裂原激活蛋白激酶和c-Jun氨基末端激酶激活的caspase 3的磷酸化减少了结肠炎症。母亲饮食对婴儿长期健康影响的程度需要进一步研究。
肠道微生物群在调节宿主代谢方面发挥着关键作用，微生物组成的某些变化和多样性的减少与多种代谢性疾病发病率的上升有关。
肥胖与肠道菌群有关
利用无菌啮齿动物模型，研究人员已经建立了肠道微生物群与肥胖之间的联系。将肥胖小鼠的肠道微生物群定植到无菌小鼠体内，导致体重和胰岛素抵抗显著增加，而当无菌小鼠被喂食西式饮食时，肥胖的发展则不存在，这突显了肠道微生物群在肥胖中的作用。然而，其他几项同意微生物群在能量稳态中的作用的研究未能显示其在肥胖发展中的决定性作用，并指出需要更多的研究来探索这种复杂的关系。
2型糖尿病和肥胖的个体的肠道菌群特征
患有2型糖尿病和肥胖的个体通常表现出产丁酸菌减少，乙酸盐及促炎物种增加，这些与胰岛素抵抗性升高有关。在肥胖小鼠上进行的研究支持肠道微生物群在2型糖尿病中的作用。双歧杆菌属、拟杆菌属、Faecalibacterium、Akkermansia与2型糖尿病负相关，其中双歧杆菌增加了胰高血糖素样肽-2（GLP-2）的水平，从而改善肠道通透性并减少代谢性内毒素血症。
注：二甲双胍，一种常见的2型糖尿病药物，与肠道微生物群相互作用，可能通过调节葡萄糖稳态和短链脂肪酸的产生来介导其抗糖尿病效应。
饮食、肠道微生物组、代谢性疾病
doi.org/10.1038/s41579-024-01068-4
注：红色箭头表示饮食脂肪可以通过何种作用机制对宿主健康产生下游影响，最终导致CVD风险。此外，蓝色箭头显示了主要存在于动物产品中的胆碱如何引起CVD风险。
心血管代谢疾病的个体的肠道菌群变化
特征是增加的肠杆菌科（Enterobacteriaceae）物种和减少的拟杆菌属以及抗炎的F. prausnitzii。肠道微生物群的这些变化与更具炎症性和较少发酵性的肠道环境有关。
TMAO
三甲胺-N-氧化物（TMAO），一种由肠道细菌从饮食化合物产生的代谢产物，与动脉硬化、血小板聚集和血栓形成有关。
在小鼠和人类的研究表明，饮食因素影响TMAO水平，某些情况下抗生素降低了TMAO，而杂食饮食增加了它。TMAO水平升高与心力衰竭患者的高死亡率相关。然而，结果并不一致，一些研究表明某些饮食成分如左旋肉碱和富含TMAO的食物可能有助于预防动脉粥样硬化，这引发了关于饮食、微生物组和宿主遗传学在动脉粥样硬化发展中复杂相互作用的问题。
增加的饮食脂肪可以影响FXR和TGR5等胆汁酸受体的激活，它们在脂质和葡萄糖代谢中发挥重要作用。这些途径的调节失常可能导致心血管疾病的发展。
由于微生物组改变导致的能量稳态的微小变化可能具有长期效应，在代谢性疾病中发挥作用，既是因果因素也是促成因素。此外，它们可以作为使用微生物组靶向治疗改善这些状况的目标。
饮食在肠道疾病的病理生理学中起着关键作用，特别是炎症性肠病、肠易激综合症和结肠癌。
肠易激综合征
过敏、食物不耐受、微生物群组成的转变、轻度粘膜炎症和肠道通透性的增加可能促成了肠易激综合症的表现。
研究发现，类似于病原性肠易激综合症的人类微生物组表现出拟杆菌门的丰度减少，以及厚壁菌门和与氨基酸及碳水化合物代谢相关的基因丰度增加。
饮食成分与炎症性肠病风险
饮食也可以改变炎症性肠病（包括克罗恩病和溃疡性结肠炎）的肠道微生物群落组成，影响短链脂肪酸和纤维等物质的代谢，这反过来又可能促成疾病的发生。
动物蛋白、乳制品、碳水化合物和多不饱和脂肪酸等食物成分与发生炎症性肠病的风险有关。
动物蛋白与炎症性肠病的机制
一个将炎症性肠病与动物蛋白联系起来的机制涉及小肠中的氨基酸和血红素吸收不良，导致产生酚类和氢气等有害副产物。这通过抑制丁酸盐的产生和减少肠道屏障中的二硫键，促成了炎症性肠病的发病机制。
高脂肪饮食也与炎症性肠病强烈相关
在实验模型中，高脂肪饮食可以破坏肠细胞间的结合蛋白功能，从而改变粘液层的组成和肠道微生物群。
持续且控制不当的炎症性肠病，以及由于不良饮食模式（如西方饮食）导致的慢性胃肠道炎症，是影响结肠炎相关结直肠癌风险的主要外部因素。这些因素影响免疫反应、肠道组织平衡和肠道微生物组。
doi.org/10.1038/s41579-024-01068-4
注：增加的动物蛋白（绿色箭头）和低纤维（紫色箭头）饮食可能对生理功能和宿主健康产生下游影响。
增加红肉消费可导致胆碱水平升高，由于血红素吸收不良，在小肠中产生更多的氢气和苯酚。这反过来可以减少胃肠道中的丁酸盐生产，导致炎症增加。同样，饮食中纤维摄入减少可能通过增加TH17的产生，同时减少Treg和短链脂肪酸产生，对肠道健康产生负面影响。这种不平衡最终导致胃肠道内慢性炎症加剧。肠道内长期的慢性炎症可能大幅增加发展成炎症性肠病的风险。
饮食在散发性结直肠癌中的作用
研究发现，低纤维、高脂肪饮食与Fusobacterium nucleatum有关。拟杆菌属通过激活E-钙粘蛋白-β-链球蛋白信号、表观遗传变化和改变肿瘤微环境等机制与结直肠癌有关，从而促进恶性转变。同样，诸如产毒脆弱拟杆菌（Bacteroides fragilis）等致癌细菌被假设通过直接与结肠上皮细胞相互作用和改变局部微生物群组成来触发结直肠癌的发病。
人类肠道是真菌和病毒群的栖息地，分别称为肠道真菌组和病毒组。尽管这些群落只占肠道中总微生物的0.1%-1%，但它们都受到饮食的影响。
婴儿肠道真菌组中，酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）是优势物种，断奶后被其他酵母属（丝孢酵母属Cystofilobasidium、曲霉属Ascomycota、单孢子酵母属Monographella）取代。
城市居民的肠道真菌组成包括酿酒酵母和较少的产短链脂肪酸菌，农村居民则有更多样化的真菌物种。
念珠菌属（Candida species）与富含碳水化合物的饮食相关，与富含蛋白质的饮食负相关。
母乳喂养和配方奶喂养婴儿的肠道病毒组组成差异由肠道微生物群变化和母乳垂直传递病毒引起。
高脂饮食与Siphoviridae病毒丰度减少和Microviridae噬菌体丰度增加有关。
无麸质饮食则与相反的变化有关，Siphoviridae在Microviridae之上，占主导地位。
肥胖和1型及2型糖尿病患者的病毒组成也发生变化，高脂饮食喂养小鼠的粪便病毒移植降低肥胖风险。
肠道耐药组，赋予微生物抗微生物药物耐药性的所有基因或遗传物质的集合，随着细菌微生物组和病毒组的变化而变化。
一些研究报告γ-变形菌纲（Gammaproteobacteria）属拥有丰富的抗生素抗性基因（ARG）储备。
配方奶喂养的婴儿ARG负荷更高，与细菌组成有关。
纯素和鱼素食饮食个体肠道中的微生物组成不同，但他们的耐药组档案并没有显著差异，表明耐药组主要由抗微生物药物暴露而非饮食塑造，可能的例外是含有特定防腐剂的食物。
需要进行详细的饮食干预研究，以了解饮食是否可以减少ARG的负担。
地中海饮食在缓解和管理多种疾病方面已被证明是有效的，包括心血管疾病、2型糖尿病、炎症性肠病、肠易激综合症、认知能力下降和抑郁症。此外，对这种饮食的调整，如MIND饮食，已成功降低阿尔茨海默病的风险并减缓认知能力下降。同样，DASH（阻止高血压的饮食方法）饮食已证明在治疗高血压方面有效。
特定的碳水化合物饮食在临床实践中用于治疗炎症性肠病的症状。特定的碳水化合物饮食在儿童和成人队列中已证明其有效性，并已与改善的临床参数和炎症标志物相关联。然而，使用这种饮食时必须保持营养控制，以避免营养不足和体重下降。
对于肠易激综合症的治疗，通常使用低发酵性低聚糖、二糖、单糖和多元醇（低FODMAP）饮食，有50%~80%的患者有积极的临床反应。
在41名患者中进行的为期四周的低FODMAP饮食研究显示，从类似病原性肠易激综合症的肠道微生物组向健康相关的肠道微生物组发生了组成和功能上的转变。
同样，研究表明，坚持低FODMAP饮食，双歧杆菌（Bifidobacterium adolescentis）方面表现出显著降低，这种细菌会破坏肠道屏障功能并改变紧密连接的完整性，从而支持低FODMAP饮食的积极效应是通过肠道微生物群介导的假设。
无麸质饮食目前是治疗乳糜泻的方法，研究已证实这种饮食在缓解胃肠道症状方面的有效性。采用这种饮食方案与肠道微生物组成和肠道微生物途径的改变有关。
最近一项研究分析了乳糜泻患者的小RNA和宏基因组测序数据，研究结果显示，采用无麸质饮食改变了miRNA和微生物群落的轮廓。该研究还揭示了乳糜泻患者中的miRNA-细菌关系和特定的分子模式，表明可能存在用于监测无麸质饮食依从性和评估肠道炎症状态的生物标志物。
对于慢性肾病的管理，推荐采用低蛋白饮食，目的是减缓进入终末期肾病的进展，并推迟对肾脏替代治疗的需求。
综述表明，极低蛋白饮食可能有效减少4期或5期肾病的发生。然而，仅采用低蛋白饮食并未影响终末期肾病的发展。
此外，五篇文章的系统综述和元分析发现，低蛋白饮食增加了拟杆菌科、乳酸菌科、咽峡链球菌Streptococcus anginosus的丰度，同时减少了Roseburia faecis和Bacteroides eggerthii的丰度。但是，在没有微生物多样性和丰富度的整体构成变化的情况下，这些主要在物种和科水平上的变化似乎不足以影响代谢或临床结果。
用于管理2型糖尿病的血糖指数饮食，因其对肠道微生物群的影响及其在影响疾病发展和严重程度方面的潜在作用而受到关注。
这种饮食包括消耗低血糖指数的碳水化合物（例如，豆类、燕麦和小麦），促进血糖水平逐渐且持续上升。尽管关于这种饮食对肠道微生物群影响的研究有限，但小鼠研究表明，它与因摄入大麦而增加的乳酸杆菌属、普雷沃特氏菌属和纤维降解S24-7细菌的丰度有关，或因摄入全谷物燕麦而增加的双歧杆菌属和乳酸杆菌-肠球菌属(Lactobacillus-Enterococcus)有关。
肠道微生物组在人体生理学中的中心作用彻底改变了我们对健康的看法，并日益渗透到营养研究和建议中。
目前，全球饮食指南普遍达成共识，但不幸的是，这种均质性也延伸到了微生物组，只有少数几个国家（例如美国和南非）明确考虑了饮食-微生物组相互作用。
很多文章已经讨论了肠道微生物组知识如何与当前的营养指南相结合，为包含微生物组的精准营养提供了机会，并广泛考虑了将微生物组科学纳入研究、教育、政策和公共卫生沟通的更广泛问题。
几乎所有方面的人类营养最终都需要根据饮食-微生物组相互作用对人类健康的直接和间接后果重新评估。
这里强调微生物组知识挑战营养科学的三个原则：
宿主卡路里≠宿主-微生物组卡路里
由美国化学家威尔伯·奥林·阿特沃特（Wilbur Olin Atwater）在19世纪末提出的阿特沃特系统，用于估算食物中各种营养成分的热量值，反映了食物中的平均化学能量减去粪便、尿液、分泌物和气体中排泄的平均分数。
阿特沃特系统估算热量含量的方法存在三个关键疏漏：
1、食物基质效应
没有捕捉到更广泛食物基质的效果，如植物性宏观营养素在细胞壁或亚细胞结构中的封装。
2、饮食诱导的热生成
没有捕捉到消化的代谢成本，这基于宏观营养素含量、餐食的可口性和食物加工而变化。
3、宿主与微生物组的卡路里区分
只在很小程度上区分了对人类可利用的卡路里和对肠道微生物组可利用的卡路里。
营养学领域长期以来一直合理地关注那些被吸收进入人体组织的饮食成分，因为这些成分有潜力直接影响健康。然而，大量证据表明肠道微生物组对饮食消化性很敏感，并且饮食引起的肠道微生物组的变化可以在不同情况下因果地塑造宿主的健康和疾病，这日益凸显了未吸收营养素的重要性。
未吸收营养素的重要性
与被吸收的营养素不同，未吸收的营养素可靠地到达结肠中最密集的微生物群落。此外，随着消化液在胃肠道内向下推进，未吸收的营养素会因为被吸收的营养素和水分的消失而浓缩。因此，可以预期，未吸收的营养素在塑造肠道微生物组及其对健康和疾病的下游影响方面，可能比被吸收的营养素具有更大的影响力。
饮食与肠道微生物组的相互作用
目前研究主要关注食物入口时的状态，而未充分考虑小肠末端的消化残余物。
虽然历史上对回肠消化性的描述依赖于体外模型或复杂的体内模型，例如插管动物、回肠造口术后的人类患者、健康人体中的侵入性鼻-回肠或结肠插管，以及在血浆中检测同位素标记的营养素，但受微生物组启发的新方法可能证明是有希望的。
深入理解饮食-微生物组相互作用的新视角
例如，基于DNA的饮食底物表征——一种称为DNA metabarcoding的技术，可能与基于DNA的微生物组分析相结合，研究特定排泄样本中直接的饮食-微生物组相互作用。可以在动物模型中或使用新的可吞咽装置在人体中执行对饮食和微生物组信号的双重表征，这些装置能够在由pH变化确定的胃肠道间隔处采样消化液。
许多食品物质已根据美国食品药品监督管理局（FDA）基于动物毒理学试验和/或过去在人类中广泛使用且未产生已知有害影响的基础上，被授予“通常认为安全”（GRAS）的认定。
潜在健康影响
然而，GRAS评估通常并未考虑这些物质对肠道微生物组的影响，或者通过微生物组介导的间接健康效应的潜力。
专注于宿主组织的危险通过发现乳化剂如卵磷脂和人造甜味剂如糖精等GRAS物质在饮食相关水平下可能通过影响肠道微生物组诱导肥胖和胰岛素抵抗的情况得到了说明。
牛磺胆酸可能通过菌群与肠道病理的关联
GRAS化合物牛磺胆酸及其化学成分，GRAS化合物牛磺酸和胆酸，可能与肠道微生物组相互作用，促进肠道病理。具体来说，由Bilophila wadsworthia细菌在牛磺胆酸的脱结合过程中释放的牛磺酸产生遗传毒性的硫化氢，同时释放的胆酸作为微生物产生促炎的次级胆汁酸脱氧胆酸的基质。因此，补充牛磺胆酸的饮食导致了B. wadsworthia的增长和易感基因型（IL-10−/−）小鼠中结肠炎的发展。
肠道微生物组可能转化为更有害的形式：杂环胺的肠肝循环
此外，肠道微生物组可能使用其广泛的酶库将饮食化合物或宿主代谢产物转化为更具有害的形式。例如，细菌β-葡萄糖醛酸酶有助于致癌的杂环胺（如IQ，2-氨基-3-甲基咪唑[4,5-F]喹啉）的肠肝循环，这些物质通过肝脏的葡萄糖醛酸化被解毒。
在暴露于IQ时，常规小鼠比无菌小鼠显示出更多的DNA加合物和DNA损伤。单核子大肠杆菌携带功能性与非功能性uidA基因（编码β-葡萄糖醛酸酶）的大鼠表现出增加的结肠遗传毒性，与这种化合物排泄的多个峰值相结合，这与肠肝循环一致。
三聚氰胺污染+肠道微生物组→肾脏病理
肠道微生物组还与由饮食污染物三聚氰胺引起的肾脏病理有关，三聚氰胺是一种用于许多食品制备工具的塑料添加剂。体外和体内实验表明，存在于一些婴儿肠道中的克雷伯菌可以将三聚氰胺转化为三聚氰酸，三聚氰酸现在已知与三聚氰胺形成不溶性的肾脏聚集体。
有益效应
另一方面，肠道微生物组对未吸收的饮食化合物的生物转化可能有助于有益效应，这些效应如果只关注饮食对宿主的直接影响则可能被忽视。
对抗乳腺癌的保护作用
例如，植物衍生的饮食木脂素（如全谷物、种子、豆类和坚果中发现的）的肠道微生物生物转化被认为是它们对抗乳腺癌的保护作用的基础。一组肠道细菌类群（例如，Eggerthella lenta、Blautia producta、Gordonibacter pamelaeae和Lactonifactor longoviformis）将饮食木脂素松香转化为具有抗癌作用的雌激素模拟物enterodiol和enterolactone。
因此，与无菌动物相比，在化学诱导乳腺癌时，能够从饮食木脂素前体产生enterodiol和enterolactone的细菌群落定植的无菌大鼠显示出较少的肿瘤数量和较小的肿瘤大小。
扩展阅读：
肠道菌群有助于饮食解毒改变疾病风险
例如，肠道细菌Oxalobacter formigenes参与草酸盐的分解，草酸盐是一种螯合饮食毒素，通过结合游离金属阳离子，有助于肾结石和肾衰竭。缺乏O. formigenes与高草酸尿症的风险增加有关，其在大鼠中的施用以剂量依赖性的方式减少了饮食诱导的高草酸尿症。
在探索肠道微生物群与饮食之间错综复杂的关系后，我们不难发现，这个微小的生态系统对我们的健康有着深远的影响。从调节能量平衡到影响免疫功能，从塑造情绪到预防疾病，肠道微生物群的作用远远超出了我们的想象。
当然，饮食也只是众多生活方式因素之一，例如身体活动、环境暴露和睡眠，这些因素都会影响宿主的能量平衡和肠道微生物群。此外，药物的广泛使用已经显著改变了饮食干预的背景。例如，GLP-1 激动剂延迟胃排空，这对消化有着深远的影响，包括肠道微生物代谢可用底物的变化。
即使仅考虑饮食，现在也非常清楚，肠道微生物影响宿主代谢的多种途径，加上关键的饮食和微生物组相关代谢物（如短链脂肪酸、次级胆汁酸等）的多效性作用，使预测特定饮食或微生物组特征的代谢影响变得复杂。
实现基于微生物组的精准营养方法需要对人类进行实验研究，以测量整个生物体水平的综合影响，涵盖地理、性别、种族和年龄等各种因素，以及更大规模的横断面研究，针对饮食成分、肠道微生物组结构和功能以及宿主健康之间的特定联系。
这些数据将受益于机器学习的快速发展并将人工智能与实施精准医疗方面的结合起来。随着技术的进步和数据的积累，肠道菌群检测有望成为精准营养和个性化医疗的重要组成部分，帮助我们更好地管理健康，预防疾病，并提升生活质量。
主要参考文献
Carmody RN, Varady K, Turnbaugh PJ. Digesting the complex metabolic effects of diet on the host and microbiome. Cell. 2024 Jul 25;187(15):3857-3876.
Ross FC, Patangia D, Grimaud G, Lavelle A, Dempsey EM, Ross RP, Stanton C. The interplay between diet and the gut microbiome: implications for health and disease. Nat Rev Microbiol. 2024 Jul 15.
Ahmad S, Moorthy MV, Lee IM, Ridker PM, Manson JE, Buring JE, Demler OV, Mora S. Mediterranean Diet Adherence and Risk of All-Cause Mortality in Women. JAMA Netw Open. 2024 May 1;7(5):e2414322.
McEvoy CT, Jennings A, Steves CJ, Macgregor A, Spector T, Cassidy A. Diet patterns and cognitive performance in a UK Female Twin Registry (TwinsUK). Alzheimers Res Ther. 2024 Jan 23;16(1):17.
Link VM, Subramanian P, Cheung F, Han KL, Stacy A, Chi L, Sellers BA, Koroleva G, Courville AB, Mistry S, Burns A, Apps R, Hall KD, Belkaid Y. Differential peripheral immune signatures elicited by vegan versus ketogenic diets in humans. Nat Med. 2024 Feb;30(2):560-572.
Staudacher HM, Mahoney S, Canale K, Opie RS, Loughman A, So D, Beswick L, Hair C, Jacka FN. Clinical trial: A Mediterranean diet is feasible and improves gastrointestinal and psychological symptoms in irritable bowel syndrome. Aliment Pharmacol Ther. 2024 Feb;59(4):492-503.
谷禾健康
随着人口老龄化的不断加重，骨质疏松症(OP)已成为三大慢性疾病之一。骨质疏松症会导致骨折风险增加，骨骼变性，身体功能受限等。因此，骨质疏松症的防治逐渐成为中老年人健康关注的焦点，减少和治疗骨质疏松症对于减轻医疗负担、缓解社会压力具有重要意义。
数据显示，全球大约每3秒就有一例骨质疏松性骨折发生，大约50%的女性和20%的男性在50岁后患有原发性骨质疏松性骨折。
骨质疏松症是一种慢性疾病，其特征是骨组织微结构恶化和骨量减少。研究表明，体内激素失衡和氧化炎症可影响破骨细胞和成骨细胞的动态平衡，主要表现为骨微结构退化、骨量减少、骨强度下降。骨髓间充质干细胞的成骨分化和骨内血管生成的下降同时发生，导致骨脆性增加和骨折易感性增加。
我们日常的饮食中多酚类物质含量极其丰富，并且可以在自然界的多种植物中找到。多酚在化学上被鉴定为具有酚类结构特征的化合物。多酚的丰富来源包括水果、蔬菜和全谷物，以及其他类型的食物和饮料，如茶、巧克力和葡萄酒。
多酚可以通过影响骨形成和骨吸收而在骨重建中发挥作用。多酚作用于破骨细胞、成骨细胞和骨髓间充质干细胞，调节多个重要信号通路，在骨重塑中发挥重要作用。此外，多酚还通过抗炎、促进骨形成等机制抑制骨质疏松症。
此外，越来越多的研究表明，骨质疏松症患者及相关动物模型的肠道菌群与健康个体的肠道菌群有些不同，骨质流失的严重程度也与肠道菌群的改变有关。这也表明肠道微生物群可能成为预防和治疗骨质疏松症的潜在目标。
通过产生代谢物，肠道微生物影响和调节肠道屏障功能。正常的肠道屏障对于隔离有害物质、促进营养吸收和提供免疫保护非常重要。肠道屏障功能受损被认为是导致骨质疏松症的致病因素之一。
肠道微生物紊乱削弱了肠道屏障功能，导致有害物质进入体内，从而促进激活破骨细胞并导致骨吸收因子的产生，影响骨形成和骨吸收，最终导致骨质疏松。
而多酚等膳食成分还与肠道微生物群存在相互作用。肠道微生物群可以将多酚降解为更容易吸收的代谢物，从而提高其生物利用度。多酚可以塑造肠道微生物群并增加其丰度和活性，增强肠道屏障功能。在两者的协同作用下，可能对骨质疏松症的治疗效果最大化。
Wang K,et al.Front Immunol.2023
随着人口老龄化的不断加重，骨质疏松症(OP)已成为三大慢性疾病之一。这种全身性骨骼疾病的特点是骨矿物质密度(BMD)低，骨组织微结构恶化和骨量减少。
世界卫生组织将骨质疏松症定义为骨密度T值低于相应年龄和种族的健康年轻人平均密度2.5或更多标准差。
骨质疏松症的特点是破骨细胞功能增加，随后骨吸收增加，骨形成相应减少。成骨细胞和破骨细胞失衡是骨密度低和骨愈合不良的标志。成骨细胞是骨骼生长和维持的重要细胞，它们形成骨组织。
★ 年龄增加和女性绝经是骨质疏松的最常见原因
骨质疏松症最常见的原因是绝经和年龄，因为骨重塑过程受到雌激素、甲状旁腺激素、炎症细胞因子和维生素D的调节。
因此，老年女性的患病率(30%)高于老年男性(16%)
研究表明，体内激素失衡和局部氧化炎症也可影响破骨细胞和成骨细胞的动态平衡，主要表现为骨微结构退化、骨量减少、骨强度下降。骨髓间充质干细胞的成骨分化和骨内血管生成的下降同时发生，导致骨脆性增加和骨折易感性增加。
每年估计有890万起骨折是由于骨质疏松症而造成的。
由于骨骼是一种可塑性物质，它会根据生理和体外因素不断进行重塑，因此骨吸收增加以及随之而来的骨质流失，呈现出一种复杂的病理生理学，可能受到年龄、激素水平、遗传倾向，以及药物(如糖皮质激素)、生活方式和饮食的影响。
骨质疏松症分为原发性和继发性二大类。
✦ 原发性骨质疏松症
原发性骨质疏松症是指没有明显的诱因或疾病导致的骨质疏松症。它包括与年龄相关的骨质疏松症和绝经后骨质疏松症以及特发性骨质疏松(包括青少年型)。
老年性骨质疏松症：老年性骨质疏松症是一种与年龄相关的骨质疏松症，通常发生在50岁以上的男性和女性。它是由于骨骼的自然老化和骨形成减少而引起的。
老年性骨质疏松症患者的全身性骨质减少，尤其是脊椎、髋部和前臂骨。因此一些老人在不慎摔倒后特别容易出现髋部骨折。
绝经后骨质疏松症：绝经后骨质疏松症是绝经后女性最常见的骨质疏松症类型。在绝经后，女性体内雌激素水平下降，导致骨质流失加速。
绝经后骨质疏松症主要影响脊椎骨和髋部骨，增加骨折的风险。
特发性骨质疏松症：特发性骨质疏松症是指非目前所知的任何原因引起的骨质疏松。它包括特发性青少年骨质疏松和特发性成年骨质疏松，它们的病因和发病机制有很大不同。特发性青少年骨质疏松是一种比较罕见的病症，而特发性成年骨质疏松较常见。
特发性骨质疏松原因尚未明确，可能的原因是骨量的峰值下降造成骨量与同龄人比相对减少。骨量减少可能在早年就已经开始，并持续至成年。
✦ 继发性骨质疏松症
继发性骨质疏松症是由其他疾病、药物或疗法引起的骨质疏松症。它可以是由以下原因引起的：
激素失衡：某些激素失衡，如甲状腺功能亢进、垂体功能减退、库欣综合征(皮质醇增多症)等，都可能导致骨质疏松症。
药物：长期使用某些药物，如糖皮质激素、抗癫痫药物、抗抑郁药物等，也可能导致骨质疏松症。
慢性疾病：一些慢性疾病，如类风湿性关节炎、炎症性肠病、慢性肾病等，会增加骨质疏松的风险。
营养不良：缺乏足够的钙、维生素D和其他营养素，也可能导致骨质疏松症。
其他原因：骨质疏松症还可能与酗酒、吸烟、久坐不动、低体重指数等因素有关。
骨质疏松症是一种骨骼疾病，其主要特征是骨组织的密度和质量下降，导致骨骼变得脆弱和易碎。但骨质疏松症还可能带来以下其他危害：
✦ 骨折风险增加
骨质疏松症使骨骼变得脆弱，易于发生骨折。常见的骨折部位包括腕部、脊椎、髋部和股骨颈。即使是日常活动中的轻微压力或摔倒，也可能导致骨折，严重影响生活质量。
✦ 身体功能受限
骨质疏松症引起的骨折可能导致疼痛、残疾和功能受限。脊椎骨折可能导致身高减少、姿势异常和背部疼痛，严重影响日常活动和生活质量。
✦ 骨骼变形
骨质疏松症使骨骼弱化，容易发生骨骼变形，如驼背(脊柱前屈)和骨质疏松相关的骨折，这可能导致身体外观的改变和功能障碍。
✦ 慢性疼痛
骨质疏松症可能导致慢性骨痛，尤其是脊椎骨折引起的背部疼痛。这种疼痛可能会影响日常活动、睡眠和心理健康。
✦ 增加死亡风险
骨质疏松症相关的骨折，特别是髋部骨折，与较高的死亡风险相关。骨折还可能导致并发症，如感染、血栓形成和肺栓塞等，严重影响患者的生存率。
✦ 经济负担
骨质疏松症和相关骨折对个人、家庭和社会都带来了巨大的经济负担。治疗骨质疏松症和骨折的医疗费用、康复费用和长期护理费用都很高。
骨质疏松症有多种合适的治疗方法，目前的治疗建议包括锻炼、补充钙和维生素D，以及最终的双磷酸盐治疗。
正确的临床管理需要采取分阶段的方法，并仔细考虑具体干预措施的时机。
许多女性在绝经后会出现骨质减少，但尚未达到骨质疏松症的诊断标准；这可能是开始更保守治疗的理想时机，以防止骨质减少发展为骨质疏松症，并可能获得更好的长期疗效。
临床治疗可分为四个主要领域，其侵入性各不相同，分别为改变生活方式、补充营养、药物干预和手术治疗。
对于有骨质疏松症风险的患者，一致建议改变生活方式以防止骨质流失。充足的钙和维生素D、锻炼、戒烟、预防跌倒咨询和避免大量饮酒都是应注意的生活方式，特别是对于有骨质疏松症家族史的人来说。
高纤维饮食有助于预防骨质疏松症
饮食调整和运动是两种最有益和保守的治疗方法之一。对啮齿动物的研究表明，高纤维饮食以及由此增加肠道微生物群中短链脂肪酸的产量，特别是丁酸。
短链脂肪酸似乎可以防止小鼠绝经后和炎症性骨质流失、修复肠道屏障并预防骨质疏松症的发展。这些结果适用于人群，其中膳食纤维消耗增加与骨矿物质密度之间的关联已被证明。
避免使用促进骨质流失的药物
此外，处于骨质疏松症初始阶段或经历骨质减少的个体应避免使用促进骨质流失的药物，例如糖皮质激素。
在糖皮质激素引起骨质流失的情况下，发现饮食中添加山奈酚(一种在水果和蔬菜中发现的黄酮类化合物)可诱导成骨标志物的更高表达，并且在功能上似乎可以改善愈伤组织骨损伤部位形成并减少骨质流失，有效对抗糖皮质激素对骨骼健康的不利影响。
适度运动可以减少骨质疏松的发生
运动已显示出多种有益的健康效应，包括改善肌肉组织以预防跌倒和改善骨矿物质密度。
关于骨骼健康的运动训练，还发表了一篇有价值的文献，他们采用更多的细胞方法来考虑运动有益效果的机制。无论具体的获益机制如何，生活方式改变的证据表明，运动应该成为一线临床建议，以防止患者从骨质减少进展为骨质疏松症。
营养干预措施比较容易实现，而且相对便宜，应考虑将其作为骨质减少和骨质疏松症临床管理的措施。
增加钙与维生素D的摄入
增加钙摄入量并补充维生素D已被证明可以降低骨矿物质流失率，且不会损害肠道微生物群。膳食钙摄入不足的患者应在膳食中分次补充钙(通常为500至 1000毫克/天），将总钙摄入量提高到约1200毫克/天。
需要注意的是，钙的总摄入量(饮食加补充剂)通常不应超过2000毫克/天，因为钙摄入过高可能会出现不良反应，包括肾结石、心血管疾病、消化不良、铁和甲状腺激素失调以及便秘等。
关于维生素D的剂量存在争议。众所周知，维生素 D3(胆钙化醇)可促进小肠中钙的吸收；因此，确保足够的水平是必要的。
益生菌与益生元有助于钙代谢和骨骼健康
益生元和益生菌已被发现有助于治疗各种慢性炎症性疾病，并且越来越多的证据表明它们还有助于钙代谢和骨骼健康。
此外，向长期接受糖皮质激素治疗的小鼠添加益生菌、抗生素或粘液补充剂可预防糖皮质激素诱导的骨质疏松症的发生。
de Sire A,et al.Cells.2022
除了生活方式和其他保守的干预措施之外，骨折风险高或经历过脆性骨折的患者最有可能受益于药物辅助治疗。
双膦酸盐是一类抗骨吸收药物，自20世纪60年代首次用于治疗骨疾病以来，已被广泛使用。不过，渐进式新一线治疗方法越来越受欢迎，例如狄诺塞麦和合成代谢药物，包括甲状旁腺激素相关肽类似物和抗硬化素抗体。
具体药物需要根据患者的情况进行评估
值得注意的是，尽管有许多药物可以支持骨骼平衡和重塑，但它们的成功通常取决于患者对药物治疗的依从性。因此，最好根据患者的骨折风险设计治疗策略，并结合骨矿物质密度和临床风险因素进行评估。
此外，在开始药物治疗之前，所有患者的血钙和25-羟基维生素D水平应在范围内，如果食物摄入不足，应给予营养干预。骨质疏松症的药物治疗可分为抗吸收剂、合成代谢剂或激素调节剂。
重点来了
然而，还有其他方法可以治疗或预防骨质疏松症，这些方法可能更有效且副作用更少。本文接下来讲述的多酚等膳食成分与肠道菌群的协同作用可能就属于一种新型疗法。
多酚是存在蔬菜、谷物、水果、咖啡、茶等植物性食物中的次生代谢产物，具有潜在促进健康作用。
多酚按结构可分为黄酮类、酚酸类、木脂素类、芪类等。
流行病学研究表明，长期食用植物多酚可以预防心血管疾病、癌症、骨质疏松症、糖尿病和神经退行性疾病。
研究人员广泛研究了多酚类物质的有益作用，已知多酚可以增强骨形成并抑制骨吸收。
✦ 淫羊藿苷促进成骨细胞分化、抑制破骨细胞形成
淫羊藿苷(ICA)是8-异戊烯基黄酮苷。研究发现淫羊藿苷可以促进成骨细胞的分化，增加骨密度。骨形成主要通过成骨细胞的增殖和分化促进骨基质的合成和矿化，成骨细胞在骨形成和骨质疏松中发挥重要作用。
淫羊藿苷具有类似雌激素的药理活性，可以刺激成骨细胞的分化和矿化，调节破骨细胞的分化，并增加成骨细胞分化为成熟成骨细胞的数量。
淫羊藿苷抑制破骨细胞的形成，ICA抑制前破骨细胞向破骨细胞的分化。它还抑制参与破骨细胞形成和骨吸收的各种基因的表达。
研究表明，淫羊藿苷可以通过抑制NF-κB的激活，阻断MCF 7和MDA-MB-231诱导的破骨细胞形成。
✦ 芒柄花素增加骨量、减少骨吸收
芒柄花素(FO)是从黄芪中提取的主要异黄酮之一。研究表明，它可以刺激成骨细胞的形成，从而增加骨量，改善骨的微观结构。
芒柄花素还可以抑制破骨细胞的活化。研究表明，芒柄花素可抑制原代骨髓单核巨噬细胞向破骨细胞的增殖和分化，下调破骨细胞骨吸收功能相关蛋白和基因的表达。
✦ 葛根素对骨吸收也有调节作用
葛根原产于中国，历史悠久，是亚洲最常用的中药之一。由于异黄酮含量高，它已被广泛用作绝经后激素疗法的天然替代品。
研究表明，葛根素(PUE)对骨吸收也有调节作用。葛根素能够下调破骨细胞标志基因CTR、CATH-K、NFATc1和c-fos的mRNA水平，表明PUE抑制破骨细胞功能。
在体外，葛根素减弱骨吸收而不损害破骨细胞活力，并通过抑制骨吸收而不改变骨形成来显著防止骨丢失。此外，随着葛根素浓度的增加，葛根素会在体外抑制RANKL诱导的破骨细胞活化、骨吸收能力和F-肌动蛋白环形成。
白藜芦醇和淫羊藿苷控制成骨分化的分子机制
Wang K,et al.Front Immunol.2023
✦ 抗氧化应激
当活性氧的产生和消除不平衡时，就会发生氧化应激。过多的活性氧会导致细胞损伤和凋亡，影响细胞功能，引发疾病。
氧化应激可以影响骨髓间充质干细胞的功能，从而影响间充质干细胞的骨生长和成骨分化。因此，这可能导致成骨细胞功能受损并加速成骨细胞的形成和分化。
多酚化合物含有大量酚羟基，可作为抗氧化剂，防止活性氧引起的损伤。将单线态氧还原为活性较低的三线态氧，从而降低氧自由基产生的概率，终止自由基引发的链式反应。
有研究证据表明，摄入富含食源性多酚化合物的天然浆果，如蔓越莓和蓝莓，可以通过清除自由基来对抗氧化应激，预防和治疗骨质疏松症。
✦ 抗炎作用
多酚类化合物通过负调节炎症途径，特别是对关键的NF-κB转录因子的调节，发挥抗炎作用。雌激素受体能够参与与NF-κB的蛋白质相互作用，导致复合物的形成以及随后NF-κB与特定反应元件的结合。这些特异性反应元件以细胞类型特异性的方式调节NF-κB依赖性基因的转录，在调节炎症过程中至关重要。
例如，可以通过调节转录因子NF-κB并在HMC-1细胞中作为雌激素受体ERK来抑制脂质过氧化和对抗氧化应激。诱导型一氧化氮合酶表达受损会减少炎症因子TNF-1、IL-6、IL-8和NO的产生和释放。这一过程会产生抗炎作用，并有助于减轻骨丢失。
此外，多酚化合物已被证明通过下调受体激活的NF-κB配体(RANKL)来抑制骨吸收，并通过下调NFATc1和炎症介质来直接抑制成骨细胞的产生，从而降低成骨活性。
✦ 激活Wnt/β-Catenin信号通路
Wnt信号通路在骨骼发育和代谢稳态的维持中发挥着关键作用。Wnt相关蛋白或因子可以与卷曲基因受体(Fzd)结合并启动下游细胞内级联反应，从而调节β-Catenin、过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPARγ)和RUNX2等靶基因的转录或表达。然后调节成骨细胞形成、分化和成熟的生理过程。
Runx2是成骨细胞特异的转录因子，与成骨细胞的增殖和分化密切相关。
β-Catenin是通路中的关键因子，是Wnt/β-Catenin信号通路的中心调节因子。β-Catenin可以增强碱性磷酸酶(ALP)的活性，同时促进骨骼生长。
在一项研究中，发现淫羊藿苷对大鼠骨髓基质细胞的干预通过刺激β-连环蛋白的激活来增加总β-连环素和核转位。此外，Wnt信号传导成员(β-catenin、Lef1、TCF7、c-jun、c-myc和细胞周期蛋白D)的表达显著上调。
雌激素受体(ERα)的激活可增强成骨基因的表达，从而促进BMSCs的增殖和成骨分化。白藜芦醇是一种非黄酮类多酚有机化合物，具有雌激素样作用。一些研究人员通过白藜芦醇介导的Wnt/β-catenin途径得出结论。白藜芦醇通过刺激Runx2的表达，下调GSK38的表达水平，阻止β-连环蛋白降解复合物的有效形成，确保β-连环素在细胞质中的稳定积累和向细胞核的移位，从而激活Wnt/B-连环蛋白通路，促进成骨分化，提高骨密度，在预防和治疗骨质疏松症中发挥作用。
多酚调节骨形成或骨吸收的多种信号通路
Li Y,et al.Front Pharmacol.2022
✦ 抑制NF-κB通路
NF-κB信号通路在骨代谢中也具有重要作用，并且还可以与其他信号通路相互作用，影响骨质疏松症的进展。
应用芍药苷干预RAW 264.7细胞系分化的破骨细胞模型，观察芍药苷对破骨细胞信号通路的影响。结果表明，芍药苷减弱了p65 NF-κB的磷酸化水平，即抑制了NF-κB信号通路的激活。NF-κB途径是破骨细胞分化的主要生物学途径之一。已经证实，芍药苷通过抑制p65 NF-κB的激活，降低NF-κB信号通路的活性，降低破骨细胞的活性，减少骨吸收，并进一步维持骨稳态。
芍药和蛇籽都是中药，都含有多酚类物质。通过抑制NF-κB信号通路，抑制破骨细胞的产生，来达到骨质疏松的治疗效果。
Wang K,et al.Front Immunol.2023
许多研究还揭示了肠道微生物群与骨质疏松症之间的显著联系。肠道微生物群调节骨稳态，并可以通过多种机制影响骨质疏松症。
这些包括调节其代谢物、影响宿主代谢、改变药物代谢以及调节肠道屏障功能的完整性。一些研究还强调了肠道微生物对胶原蛋白特性的改变，这与骨骼脆弱性密切相关。
肠道微生物群组成的变化会导致肠道炎症并破坏免疫调节网络的平衡，许多研究表明这与骨质疏松症有关。
Seely KD,et al.Int J Mol Sci.2021
1.增加无机盐的溶解度，以改善其在肠壁的吸收
磷酸盐等无机盐的可用性对于成骨细胞的骨矿物质沉积和骨稳态至关重要。这种效应可能部分归因于微生物合成植酸酶将矿物质复合植酸代谢为无机磷酸盐和磷酸肌醇衍生物。
2.增强肠道矿物质吸收表面
通过促进肠上皮细胞和结肠细胞的增殖，介导肠道微生物群稳态，并支持肠道矿物质吸收。结肠细胞代谢的增加已被证明可以促进专性厌氧菌的产生，专性厌氧菌可以代谢纤维，从而增加短链脂肪酸，这对于骨稳态以及其他生理功能都至关重要。
3.恢复和维持肠道上皮屏障
肠道微生物群稳态有助于构建肠道上皮屏障，而健康的肠道上皮屏障可以防止因紧密连接受损而导致的通透性过高。通透性过高或“肠漏”会渗出异常高水平的炎症细胞因子，产生全身炎症并导致破骨细胞过度活跃和骨质退化。
4.通过微生物群代谢物增加骨密度
肠道微生物群产生的短链脂肪酸通过抑制活化B细胞的核因子kappa轻链增强子的活化来提供抗炎作用，从而减少自身免疫炎症。此外，短链脂肪酸，特别是丙酸和丁酸，通过下调TRAF6和NFATc1来抑制破骨细胞生成和骨吸收，从而有效增加骨密度，而不直接改变成骨细胞。
5.减少氧化应激
氧化应激被证明会导致过度的骨细胞凋亡，从而导致破骨细胞生成的失衡，导致骨重塑、周转和损失增加。特异性益生菌可以通过产生几种抗氧化分子(如谷胱甘肽、叶酸和胞外多糖)来缓解氧化应激。此外，几种肠道微生物群产生的短链脂肪酸还可以通过促进抗氧化分子的产生来帮助缓解氧化应激。
6.调节免疫反应
肠道微生物群通过影响与骨细胞密切相关的免疫系统，在维持骨骼健康方面发挥着至关重要的作用。在异常状态下，免疫系统对微生物群刺激的反应会通过T细胞的作用导致循环破骨细胞因子增加。它通过利用宿主完全发育的免疫系统来调节整个身体的反应来实现这一点，从而控制骨转换和密度。
7.增加抗诱变活性
尽管这种能力已在癌症领域得到广泛探索，但某些产乳酸微生物群可以有效的结合诱变剂，例如热解产物和杂环胺在肠道中降低这些化合物的诱变活性。减少DNA损伤可以减少炎症、保护肠壁、增加矿物质吸收并抑制骨质疏松症。
8.增加肠壁钙结合蛋白的表达
增加肠壁钙结合蛋白D9k基因的表达可以增加吸收钙的能力，通过抑制甲状旁腺激素的作用，有效抑制骨降解和促进骨沉积。此外，增强钙吸收以及抑制甲状旁腺激素活性和胰岛素样生长因子1的产生也可以改变破骨细胞和成骨细胞的发育。
9.调节生长因子和激素的分泌
肠道微生物群可以被视为基于大量分泌分子的内分泌器官。具体来说，肠道微生物群通过短链脂肪酸介导的途径促进胰岛素样生长因子1(IGF-1)的产生。已知IGF-1可刺激成骨细胞、破骨细胞和软骨细胞的分化。
肠道微生物群也可能通过皮质醇介导的相互作用增强骨降解。肠道微生物群还调节肠道血清素的产生，这是一种与骨细胞相互作用的分子，被认为可以充当骨量调节剂。
人类肠道微生物群和宿主相互作用，影响骨量的动态平衡，以及骨骼生长、骨骼老化和病理性骨质流失的过程，这催生了骨微生物学领域的兴起。
骨微生物学的最新研究将骨表型的变化与肠道菌群的变化联系起来。平衡、健康的微生物组似乎对于防止骨质流失是必要的，这一假设有证据支持，在小鼠的饮食中补充益生菌可逆转骨质疏松症的致病过程。
Zhang YW, et al.Gut Microbes.2024
✦ 骨质疏松症患者肠道菌群的多样性减少
评估骨质疏松症患者肠道内细菌种群数量和多样性的几项研究检查表明，骨质疏松症成年人的生物多样性似乎有所减少，某些物种如梭菌属(Fusobacterium)，戴阿利斯特杆菌属 (Dialister)，Faecalibacterium，甲苯单胞菌属(Tolumonas)以及拟杆菌属(Bacteroides)和罗氏菌属(Roseburia)减少。
注：上述这些基本都是肠道核心菌甚至是对人体健康非常重要的益生菌。
✦ 肠道菌群影响免疫细胞进而影响骨稳态
事实上，肠道微生物群与骨骼愈合和重塑之间的部分关联是由免疫细胞调节的。
免疫细胞成熟和功能所必需的许多细胞信号级联在一定程度上取决于肠道微生物群在整个生命过程中持续的最佳功能和体内平衡。尽管非常复杂，但近期文献中关于整体骨骼健康与肠道微生物组之间联系的主要假设以T细胞和Th17免疫细胞为中心 。在T细胞依赖性机制中，免疫系统对微生物群刺激的反应会增加循环的破骨细胞因子。
此外，虽然其作用尚不完全清楚，但Th17免疫细胞似乎是破骨细胞群的一个组成部分。因此，可以假设肠道微生物群的任何不平衡可能反过来影响骨稳态所需的关键免疫机制。
除了所提出的T细胞介导的相互作用之外，更广泛的免疫系统对微生物组的反应导致产生许多循环细胞因子和基于细胞的免疫效应物，这些效应物对骨细胞具有显著影响，这表明考虑肠道微生物群的健康可能会有益于骨愈合障碍。
✦ 肠道微生物影响微小RNA进而影响骨骼健康
尽管肠道微生物群对宿主免疫系统的影响有着相对较长的记录历史，但这并不是肠道微生物群影响骨骼健康的唯一潜在机制。类固醇激素、甲状旁腺激素和维生素D代谢物都可能受到微生物群的影响。
此外，细菌衍生的化合物(例如维生素)可能会进入血液并直接影响骨细胞活性。或者，肠道微生物群可能通过对宿主微小RNA (miRNA) 的影响来影响骨质疏松症的发展，宿主微小 RNA 是参与基因表达调节的非编码 RNA 分子。
一些 miRNA 可以影响与骨质疏松症中成骨细胞分化相关的转录物，例如 miRNA-33-5p、miRNA-194和miRNA-433-3p。尽管尚未完全了解，但在支持肠道微生物失调的反馈机制中，微生物群可能会影响宿主 miRNA，进而抑制成骨细胞发育，对骨质疏松修复构成障碍。
总的来说，肠道微生物群通过破骨细胞生成影响骨愈合和重塑有多种潜在途径。
益生菌是一类对宿主有益的活性微生物，定植于人体肠道和生殖系统等部位，能够产生精准的健康益处，改善微生态平衡，发挥有益作用。随着生命结构的不断改变，越来越多的益生菌被开发和利用，这与维持机体功能的稳定密不可分。
除了食品之外，益生菌的应用范围也越来越广，牙膏、啤酒等都在添加益生菌。益生菌对骨质疏松症的调节是一个新兴领域，研究益生菌如何改善骨代谢、预防或治疗骨质疏松症已成为研究热点，并已取得一定进展。
✦ 益生菌恢复肠道微生物平衡利于骨骼健康
目前的研究证据表明，补充益生菌以恢复肠道微生物群及其代谢产物的平衡对骨骼健康有益。
具体来说，被诊断患有炎症性肠病或相关疾病的个体由于肠道微环境的变化和随之而来的菌群失调而经常患有骨质疏松症，并研究了乳双歧杆菌BL-99可以作为有益的益生菌制剂来预防骨质疏松症。
最近的研究还表明，益生菌治疗可以通过抑制IL-6的分泌和肠道炎症反应来抑制卵巢切除术(OVX)诱导的小鼠破骨细胞的活性，从而增强骨量。
例如补充Bacteroides vulgatus ATCC 8482可以缓解骨质疏松小鼠肠道微生物群的失衡，下调脂多糖/TLR-4/p-NF-κB通路，改善腰椎的骨丢失和骨微结构破坏，这表明Bacteroides vulgatus ATCC 8482可能是一种具有改善绝经后骨丢失潜力的益生菌。
✦ 同时补充益生菌对改善绝经后女性的骨质疏松比单一常规药物更有效
目前益生菌防治骨质疏松的研究多集中于动物实验，临床试验报道较少。但一项基于人群的试验表明，在治疗绝经后骨质疏松症方面，施用Bifidobacterium animalis subsp. lactis Probio-M8与常规药物/补充剂的组合比单独使用常规药物/补充剂更有效。
在一项双盲、安慰剂对照研究中，75至80岁且骨矿物质密度较低的女性被随机分配每天口服10^10菌落形成单位的罗伊氏乳杆菌 ATCC PTA 6475或安慰剂，并且结果表明，补充罗伊氏乳杆菌 ATCC PTA 6475可能是预防骨质疏松症的新方法。
此外，在一项随机对照试验中，补充罗伊氏乳杆菌 ATCC PTA 6475有可能预防骨密度低的老年女性肠道微生物群恶化和炎症状态，这可能对骨代谢产生有益影响。
由此可见，越来越多的学者开始从补充益生菌的角度探讨调节肠道菌群及其代谢物的深层机制，益生菌也成为预防和治疗骨质疏松症的潜在候选者。
不同食物中营养素的组成和含量显著影响肠道微生物群的组成和丰度，进而影响骨代谢，调节骨质疏松。
因为一些微生物直接利用某些营养物质作为生长物质的来源，而大量摄入此类营养物质可能会导致细菌丰度增加并作用于骨代谢。例如，链球菌(Streptococcus)， 芽孢杆菌(Bacillus)，丙酸杆菌(Propionibacterium), 拟杆菌(Bacteroides)和梭菌属(Clostridium)等微生物可以利用蛋白质作为氮源，较高的膳食蛋白质摄入量也可以增加其丰度和多样性。
此外，人们还认识到，日常饮食摄入引起的生理环境的变化会影响微生物群落的选择。以膳食脂肪摄入为例，富含脂肪的膳食可能会促进胆汁分泌，以利于脂质的消化，而胆汁酸对细菌的细胞膜有不利影响，这使得胆汁酸对微生物产生强大的选择压力并导致这些肠道微生物群相关代谢物在骨质疏松症的代谢调节中发挥负面作用。
由于多酚抑制炎症因子并参与各种其他机制的能力，多酚已被确定为治疗骨质疏松症和慢性炎症的潜在药物，并且与肠道屏障的功能密切相关。
同时，多酚还可以充当肠道屏障-骨-免疫系统的调节介质和诱导剂。多酚可以通过两种方式影响肠道微生物群，即促进有益细菌的增殖和增加其丰度。
✦ 多酚可作为益生元增加有益菌的丰度
多酚具有益生元的属性并改变人类肠道微生物群组成。富含多酚的食物已被一致证明可以有效改变肠道微生物群。
大多数研究一致证明多酚可以引起肠道微生物群组成的有利改变。具体来说，当个体食用富含多酚的饮食时，人体肠道菌群会发生显著变化，乳杆菌、双歧杆菌、阿克曼氏菌、肠球菌和拟杆菌的数量增加，而梭菌和厚壁菌与拟杆菌的比例显著下降。
富含多酚的食物改变肠道微生物组成的证据
例如，富含多酚的红酒被发现可以刺激肠道微生物群中某些细菌的生长，例如拟杆菌和罗氏菌属。
发酵木瓜汁中发现的某些类型的多酚，例如没食子酸和咖啡酸，可以影响肠道微生物的组成。研究表明，这些多酚可以减少肠球菌、产气荚膜梭菌和艰难梭菌等有害细菌的数量，同时促进双歧杆菌等有益细菌的生长。
此外，某些多酚还可以促进肠道微生物群中真菌的生长。食用富含原花青素的葡萄籽可以增加肠道中乳酸杆菌、梭菌和瘤胃球菌的数量。
蔬菜与水果类似，富含多酚和益生元纤维。摄入胡萝卜中的膳食多酚可以增加拟杆菌和乳杆菌的数量，并减少产气荚膜梭菌、科氏梭菌、球状拟杆菌和肠杆菌。
利用16S rRNA和宏基因组测序分析研究了白藜芦醇对肠道生物屏障的影响。研究结果表明，白藜芦醇对肠道微生物群的多样性和结构具有积极影响。具体来说，它增加了益生菌的丰度并调节肠道微生物群的功能以对抗免疫抑制。
Wang K,et al.Front Immunol.2023
✦ 多酚衍生代谢物具有抗炎作用增强肠道健康
除了上述益生菌作用外，多酚衍生的代谢物可以增强肠道健康和表现出抗炎特性。例如，可可多酚的生物活性代谢物可以增强肠道健康，具有抗炎作用，对免疫系统有积极作用，并降低各种疾病的风险。
摄入多酚可以通过促进短链脂肪酸的产生、增强肠道免疫功能和其他生理过程来改善肠道微生物群的健康效应。
✦ 多酚减少有害细菌的水平
据观察，在含有人类粪便细菌的培养基中加入茶多酚，特别是儿茶素，可以减少有害细菌的水平，包括大肠杆菌、产气荚膜梭菌。
这一发现表明，在肠道环境中引入茶多酚可能对抗这些特定病原菌的增殖。强调了茶多酚对肠道微生物群平衡的积极影响。
还研究了茶多酚对肠道氧化还原状态的影响及其与肠道微生物群的相关性。研究发现螺旋体和拟杆菌属被确定为肠道氧化还原状态的生物标志物，并揭示了茶多酚的益处。
因此，多酚和肠道微生物群之间的协同作用成为治疗骨质疏松症的关键因素。
营养因素也对骨质疏松症有着至关重要的影响，低钙摄入、维生素D缺乏、高磷和钠饮食、过量饮酒以及碳酸饮料的摄入被普遍认为是骨质疏松症的危险因素，而充足的蛋白质摄入有利于骨骼健康。
膳食营养素通过作用于肠道微生物群及其代谢物对骨质疏松症产生影响:
Zhang YW, et al.Gut Microbes.2024
人体的膳食蛋白质摄入可以通过细菌发酵、甲烷化、脱羧反应和硫还原来改变呼吸链中的电子受体，从而对转化为对健康具有不同影响的物质。
✦ 改变细菌生长环境，调整肠道菌群的组成
例如，含硫氨基酸如蛋氨酸和半胱氨酸可以在硫还原作用下生成硫化氢，而氨基酸和肽可以在厌氧菌的作用下通过脱羧反应产生胺类。这些代谢产物改变了细菌的生长微环境，并使细菌获得了一定的生长优势，从而改变了肠道菌群的组成和丰度。
同时，研究表明，高蛋白饮食者的肠道菌群中Bacteroides, Prevotella, Treponema, Fusobacterium, Clostridium perfringens和Bacillus的数量相对于传统饮食者增加，而厚壁菌门的数量减少。这种改变也已被证实与骨质疏松症的逆转一致。
✦ 蛋白质的代谢产物影响骨吸收和骨形成
研究人员揭示，肠道菌群发酵的蛋白质、氨基酸和肽的主要代谢产物是短链脂肪酸，如乙酸、丙酸和丁酸，而短链脂肪酸参与了骨形成和骨吸收的调节。
学者们还发现，肠道厌氧菌能够从甘氨酸、苏氨酸、谷氨酸、赖氨酸、鸟氨酸和天冬氨酸中合成乙酸，从苏氨酸、谷氨酸和赖氨酸中主要合成丙酸。
更重要的是，包括乙酸、丙酸和丁酸在内的短链脂肪酸的调节与骨质疏松症的发生和发展密切相关。与此同时，梭菌属可以利用支链氨基酸（缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸）合成支链脂肪酸，而支链氨基酸和短链脂肪酸也是代谢性疾病如骨质疏松症、肥胖症、2型糖尿病等的潜在调节因素。
膳食脂肪是身体的有效能量来源。先前的研究已表明，膳食脂肪摄入的质量和数量可能会影响肠道微生物群的组成和丰度。
✦ 适量的不饱和脂肪酸可助肠道菌群有益改变
不饱和脂肪酸通过提高拟杆菌门与厚壁菌门的比例来改变肠道微生物群的组成和丰度。Omega-3脂肪酸可导致肠道微生物群的有益改变，包括增加双歧杆菌、乳酸杆菌、链球菌、脱硫弧菌和阿克曼菌。
✦ 高脂饮食会导致骨代谢紊乱和骨质疏松
但大量摄入饱和脂肪酸和反式脂肪酸会增加心血管和骨代谢相关疾病的风险，减少拟杆菌、普雷沃氏菌、乳杆菌和双歧杆菌的丰度，从而可能导致全身炎症、骨代谢紊乱和骨质疏松。
研究发现，长期高脂饮食会导致骨量下降、微生物群失调、肠漏和全身炎症，而低聚果糖或低聚半乳糖的施用可以显著增强肠道微生物群的生物多样性和短链脂肪酸浓度，逆转高肠道通透性和炎症细胞因子，最终预防高脂饮食诱导的骨质疏松症。
研究结果还表明，高脂饮食引起的骨质流失伴随着骨髓脂肪组织的扩张和骨形成的抑制。
高脂饮食对骨骼结构和健康具有至关重要的影响，肠道菌群失衡、肠道屏障恶化、炎症反应、氧化应激、脂肪因子改变和骨髓脂肪组织堆积被认为是潜在的机制。
研究还发现，运动可以预防高脂饮食对男性骨骼健康的多种负面影响，运动引起的肠道微生物群变化(降低厚壁菌门与拟杆菌门的比例)可能表现出一种新的机制，有助于运动诱导的骨骼健康益处。
可消化和不可消化的碳水化合物都可能影响肠道微生物群的组成和丰度，这两者都已被证实可以增加双歧杆菌的数量。各种水果中的可消化碳水化合物（例如葡萄糖、蔗糖和果糖）已被证明会降低拟杆菌和梭菌的丰度。
✦ 高膳食纤维的摄入有助于骨骼健康
难消化的碳水化合物也称为膳食纤维。近年来，随着肠骨轴研究的快速发展，膳食纤维发酵的短链脂肪酸已成为一种重要的介质，重点关注肠道微生物群与骨质疏松症之间的联系。
膳食纤维通过调节拟杆菌门与厚壁菌门的比例来改变肠道微生物群，并改变多种功能途径（包括氨基酸和脂质相关代谢），从而参与骨代谢的调节。研究人员分析了膳食纤维摄入不足的后果，观察到低纤维饮食显著降低了长达三代的微生物多样性，并且补充膳食纤维后微生物多样性无法恢复。
更重要的是，研究人员总结，摄入更多富含纤维的食物（包括粗粮、新鲜水果和蔬菜），再加上充足的运动、适当的饮水和规律的排便，可能有助于维持人体肠道和骨骼的健康，尤其是中老年人，以预防骨质疏松症。因此，食用多种食物中的膳食纤维对维持肠道健康和防止骨质流失至关重要。
肠道菌群在调节宿主健康中发挥着至关重要的作用，不同个体肠道菌群的组成存在显著差异，并受到饮食、环境等多种因素的影响，其中饮食是不可忽视的重要因素。
★ 饮食模式和膳食成分都会影响健康
不同的饮食模式对肠道微生物群的结构、代谢和功能有不同的影响，并参与各种生理活动，如食物消化、营养代谢吸收、能量供应、免疫调节和胃肠道稳态的维持，与骨质疏松症的发生发展密切相关。
此外，饮食不仅会影响肠道微生物群的结构和组成，还会影响其基因和功能。即使是同一属的细菌，在不同饮食模式的影响下，其功能和核心基因也存在显著差异。
纯素食和地中海饮食可以增强肠道微生物群的多样性，促进有益细菌的生长，如双歧杆菌、乳酸杆菌和普雷沃氏菌，而西方饮食可以减少肠道微生物群多样性，增加厚壁菌门与拟杆菌门的比例。
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不同饮食对骨骼健康的影响
通过阅读相关文献，谷禾在这里为大家整理了不同饮食模式对肠道微生物群、代谢物和骨骼健康的影响，如下图：
Zhang YW, et al.Gut Microbes.2024
多元化的饮食更利于骨骼健康
不同的膳食成分可能以时间依赖性的方式塑造肠道细菌群落，并且不同的膳食成分对肠道微生物群的影响显著不同。
因此，合理的膳食结构、正确的膳食习惯和方法、适当的营养配比是保证人体健康的基础，而不合理的膳食结构则是高血压、糖尿病、骨质疏松等多种慢性病的罪魁祸首。在此基础上，还必须根据肠道菌群及其代谢产物对骨质疏松症的调节影响提出合理的饮食建议。
Zhang YW, et al.Gut Microbes.2024
合理的饮食模式融合了地中海饮食、抗炎饮食等健康饮食模式的特点，主要包括食物多样化、高纤维摄入、低糖摄入、低脂肪摄入、高谷物摄入。
合理的膳食结构主要以食物多样化为原则，建议多食用蔬菜、水果、豆类及其制品、鱼类、海鲜，同时少吃红肉和饱和脂肪酸，保证充足的摄入以植物性食物为主，适量动物性食物为主，从而获得种类齐全、数量充足、比例适当的膳食营养素，满足中老年人群维持骨骼健康、预防骨质疏松的生理需要。
合理的饮食模式也为塑造肠道稳态、有益菌繁殖、消除有害菌、维持肠道菌群多样性奠定了坚实的基础。
骨质疏松症作为一种中老年人常见的慢性疾病，在日常生活中如何更好地预防和改善非常重要。
除了常规的日常护理外，肠道微生物群与饮食也起着至关重要的作用。肠道微生物群可以将多酚等膳食成分分解为更容易吸收的有益代谢物，如短链脂肪酸，而多酚可以增加肠道中有益菌的丰度和活性，增强肠道屏障，从而促进骨健康。
两者协同作用下，更大程度地发挥各自的功能和作用，可能作为预防和治疗骨质疏松症的新方法。
主要参考文献：
Zhang YW, Song PR, Wang SC, Liu H, Shi ZM, Su JC. Diets intervene osteoporosis via gut-bone axis. Gut Microbes. 2024 Jan-Dec;16(1):2295432.
Wang K, Hu S. The synergistic effects of polyphenols and intestinal microbiota on osteoporosis. Front Immunol. 2023 Oct 23;14:1285621.
Seely KD, Kotelko CA, Douglas H, Bealer B, Brooks AE. The Human Gut Microbiota: A Key Mediator of Osteoporosis and Osteogenesis. Int J Mol Sci. 2021 Aug 31;22(17):9452.
Zhou RX, Zhang YW, Cao MM, Liu CH, Rui YF, Li YJ. Linking the relation between gut microbiota and glucocorticoid-induced osteoporosis. J Bone Miner Metab. 2023 Mar;41(2):145-162.
Cheung KCP, Jiao M, Xingxuan C, Wei J. Extracellular vesicles derived from host and gut microbiota as promising nanocarriers for targeted therapy in osteoporosis and osteoarthritis. Front Pharmacol. 2023 Jan 6;13:1051134.
de Sire A, de Sire R, Curci C, Castiglione F, Wahli W. Role of Dietary Supplements and Probiotics in Modulating Microbiota and Bone Health: The Gut-Bone Axis. Cells. 2022 Feb 21;11(4):743.
Martiniakova M, Babikova M, Mondockova V, Blahova J, Kovacova V, Omelka R. The Role of Macronutrients, Micronutrients and Flavonoid Polyphenols in the Prevention and Treatment of Osteoporosis. Nutrients. 2022 Jan 25;14(3):523.
Inchingolo AD, Inchingolo AM, Malcangi G, Avantario P, Azzollini D, Buongiorno S, Viapiano F, Campanelli M, Ciocia AM, De Leonardis N, de Ruvo E, Ferrara I, Garofoli G, Montenegro V, Netti A, Palmieri G, Mancini A, Patano A, Piras F, Marinelli G, Di Pede C, Laudadio C, Rapone B, Hazballa D, Corriero A, Fatone MC, Palermo A, Lorusso F, Scarano A, Bordea IR, Di Venere D, Inchingolo F, Dipalma G. Effects of Resveratrol, Curcumin and Quercetin Supplementation on Bone Metabolism-A Systematic Review. Nutrients. 2022 Aug 26;14(17):3519.
Li Y, Li L, Li X, Luo B, Ye Q, Wang H, Yang L, Zhu X, Han L, Zhang R, Tian H, Wang P. A mechanistic review of chinese medicine polyphenols on bone formation and resorption. Front Pharmacol. 2022 Oct 12;13:1017538.
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
嗜粘蛋白-阿克曼氏菌（Akkermansia muciniphila，A.muciniphila)，简称为 AKK，于 2004 年发现，是一种从人类粪便中分离出来的椭圆形革兰氏阴性细菌。
该细菌以荷兰微生物生态学家 Anton DL Akkermans 的名字命名，以表彰他对该领域的贡献。A. muciniphila 是人类肠道共生菌，并可以依靠肠粘液层的黏蛋白生存。
在过去十年中，越来越多的研究证明，在糖尿病、心血管疾病、疾病性肠病、神经疾病发现A. muciniphila丰度降低。最近的干预研究还证实如茶或富含多酚水果的饮食可增加其丰度，有助于改善糖尿病和肥胖个体的代谢功能。
总的来说，来自动物和人类研究的越来越多的证据表明A. muciniphila将成为下一代有临床应用前景的益生菌。尤其是它在预防和治疗糖尿病、肥胖症及癌症，这对未来的研究具有重要意义和发展。
A. muciniphila是一种厌氧、革兰氏阴性、无运动、没有内生孢子的卵圆形肠道细菌，其最适生长温度是37℃，最适生长pH为6.5，该菌的倍增时间大约是1.5 h。A. muciniphila属于疣微菌门，事实上，它是人类粪便样本中发现的属于这个特殊门的唯一物种。
值得注意的是，A. muciniphila具有一定的耐氧性，其暴露在空气中24 h，仍然有1%以上的存活率。此外，研究还发现低氧气浓度(纳摩尔)下可以显著促进A. muciniphila的生长。
A. muciniphila单独或者成对存在，很少成链生长，其代谢产物为乙酸盐、丙酸盐、1，2-丙二醇等。
在提供蛋白源的基础培养基中，加入N-乙酰氨基葡萄糖、N-乙酰半乳糖胺和葡萄糖作为能源，A. muciniphila可以生长，但是在果糖和纤维二糖等其他糖类作为能源的培养基中A. muciniphila不能生长，说明该菌的生长繁殖需要蛋白质。
A. muciniphila的特别有趣之处在于，与大多数其他有益细菌不同，它不完全依赖于我们的饮食来喂养。即使消化道中没有营养物质，它也会以粘膜层中的粘蛋白为食。
Akkermansia Muciniphila一般通过母体获得， 通常在儿童中大量存在，并随着年龄和疾病而减少。将其恢复到最佳水平可以带来许多好处。
肠道中低浓度的Akkermansia muciniphila可能表明黏液层较薄，从而导致肠道屏障功能减弱，此外还会增加细菌毒素的易位，炎症性肠病、哮喘、肥胖症和 II 型糖尿病患者的Akkermansia muciniphila浓度往往较低。
我们知道整个胃肠道 (GI) 的粘膜完整性对于维持人体健康至关重要。这其中，粘液屏障的完整性是胃肠道的第一道防线。肠道黏液层的周转包括黏液的合成、分泌和降解，这是一个需要调节和平衡的微妙过程，以确保黏液保持最佳的保护功能。
粘液由多种成分组成：水 (90%–95%)、电解质、脂质 (1%–2%)、蛋白质等。这种粘液是一种稀的、水性和粘弹性的分泌物，这要归功于被称为粘蛋白的特定粘液蛋白，它是粘液中存在的主要结构和功能成分，浓度为 1%–5%。
粘蛋白是一个大的、复杂的、糖基化的蛋白质家族，其特征是一个重要的元素，即“粘蛋白结构域”。它由一个蛋白质核心组成，该核心由含有氨基酸残基脯氨酸 (Pro)、苏氨酸 (Thr) 和丝氨酸 (Ser) 的序列组成，称为富含 PTS 的序列，通常串联重复，其中 Ser 和 Thr 广泛为 O-糖基化并赋予“瓶刷”状构象。
MUC2(黏糖蛋白2)的化学结构和肠道粘液的合成
Paone P & Cani PD. Gut. 2020
肠道菌群在肠道中的分布梯度随其位置不同而变化；微生物密度从近端到远端肠道增加，每克肠道内容物的微生物细胞数量大约如下：
十二指肠中103 个
空肠中 104 个
回肠中 107个
结肠中1012 个
此外，微生物密度从上皮细胞向管腔增加，在后者中发现的细菌数量最多，与管腔相比，实际上很少有细菌物种能够很好地粘附和驻留在粘液层中。除了粘附这一重要功能外，肠道微生物群对调节肠道粘液层有很大贡献。
需要普及一个认知就是，当我们谈到构成微生物组的各种细菌物种时，有些菌似乎比其他细菌具有更显着的影响，比如肠道基石菌，核心菌，益生菌等，确保这些个体物种的最佳水平——不要太低，也不要太高——可以产生对健康深远的影响。这其中包括有益细菌的关键物种之一 Akkermansia Muciniphila。
谷禾肠道样本大数据库显示A. muciniphila缺乏或未检出情况在人群中很常见，尤其是那些有肠道问题的人。在健康个体中其约占肠道微生物群总数的0.5%–3%。
但是也有例外，在我们在最近的检测的一个56岁女士肠道内该菌的丰度占比超50%，菌群构成如下：
然而，好事太多也可能是坏事。它的名字——“muciniphila”的意思是粘液爱好者，指的是它独特的能力，降解黏蛋白和粘液层。过量的Akkermansia 将过度消耗粘液蛋白而存活下来，这是大多数其他细菌所缺乏的生存优势。在这种情况下，非粘液消耗物种的数量显着减少，导致物种多样性减少， Akkermansia 增殖异常，从而可能导致肠道屏障损伤，诱发肠道炎症、LPS 进入血液的增加、自身免疫性疾病有关，神经退行性疾病等。
该样本检测报告也显示菌群多样性低，肠炎和几项慢病注意风险：
此外，在其它研究文献中也得出Akkermansia muciniphila丰度高的负面研究，如：
在中国人中，A. muciniphila菌的丰度与2型糖尿病呈正相关。
血红素在肠道中的过度增生，与A. muciniphila的粘膜溶解活性有关，在特定情况中，A. muciniphila参与促进代谢综合征。
北京协和团队发现Akkermansia muciniphila可能参与了系统性红斑狼疮的发生发展，致自身免疫亢进特征。
通过细菌16S rRNA测序表明其属于疣微菌门(Verrucomicrobia)，与Verrucomicrobium spinosum有92%序列相似性，是现在唯一已知的人类肠道疣微菌门成员。其中文译名尚无统一，在文献中以阿克曼黏细菌、艾克曼黏细菌等名字出现。
为了揭示A. muciniphila的功能潜力，对其基因组进行了测序和注释。发现Akkermansia muciniphila在其相对较小的基因组中编码了大量黏蛋白降解酶，黏蛋白被其降解后其下游聚糖副产物可以交叉饲养其他肠道细菌。
根据DNA-DNA杂交(Digital DNA-DNA hybridiztion，dDDH)将23个Akkermansia属的菌株分为4种，分别为：
Akkermansia sp.CAG
Akkermansia sp.KLE
Akkermansia. muciniphila
Akkermansia. glycaniphila
但是发现它包含许多候选粘蛋白酶编码基因，但缺乏编码典型粘液结合域的基因。
种内存在多样性。在整个基因组中发现的大量噬菌体相关序列，表明病毒在该物种的进化中发挥了重要作用。此外，发掘了 37 个胃肠道宏基因组中，确定Akkermansia序列的存在和遗传多样性。在 37 个中，11 个包含 16S 核糖体 RNA 基因序列，与A. muciniphila 的相同 > 95% ， 称为Akkermansia-like 微生物。
瓦赫宁根大学微生物实验室从蟒蛇体内分离培养出于A. muciniphila 基因序列具有94.4%相似度的新菌株，并且发现它们也具有相似的特性，将该微生物命名为Akkermansia glycaniphila。
Akkermansia muciniphila是一种肠道中的黏蛋白降解细菌。粘蛋白是肠上皮黏液层的重要组成部分。粘蛋白由杯状细胞产生肠上皮，是高度糖基化的分子，还包括丝氨酸、苏氨酸和半胱氨酸，它们在肠组织表面形成透明的粘液层，是大量肠道微生物栖息的主要部位。
A. muciniphila主要定植在胃肠道的外黏液层，以胃肠道的黏蛋白作为自身生长的碳和氮来源，其消耗黏蛋白与杯状细胞再生黏蛋白能够达到动态平衡，从而维持黏液层稳定。A.muciniphila以及其分泌物，如囊泡(Extracellular vesicles, EV)通过与结肠上皮细胞Toll受体(Toll-like receptor，TLR)结合及调节紧密连接蛋白的表达等来维持肠道稳态，从而改善高脂饮食诱导的肥胖和炎症性肠病等疾病。
此外，粘蛋白还覆盖在呼吸道、消化道和泌尿生殖道的细胞表面。许多癌症（胰腺癌、肺癌、乳腺癌、卵巢癌、结肠癌和其他组织）都会增加粘蛋白的产生。粘蛋白也在肺部疾病中过度表达，例如哮喘、支气管炎、慢性阻塞性肺病 (COPD) 或囊性纤维化。
Akkermansia muciniphila 高度适应从粘蛋白降解中生存——例如，它需要苏氨酸才能生长，并且具有多种适合利用粘蛋白寡糖中的特殊糖类的酶，如唾液酸酶和岩藻糖苷酶，甚至硫酸酯酶。表明宿主动物和AKK菌之间的共同进化进入了高级阶段，并暗示了这些疣状微生物对宿主的潜在功能意义。由于其向其他细菌物种提供粘蛋白降解产物，该物种也是肠道重要的共生菌属。
Akkermansia muciniphila 能够使用粘蛋白作为碳、氮和能量的唯一来源。尽管宿主肠道层中的许多黏液降解微生物可能具有致病性，但A. muciniphila不一样。Akkermansia muciniphila从粘蛋白发酵中产生乙酸盐、丙酸盐和乙醇，以调节宿主的生物学功能，包括宿主免疫反应和脂质代谢。由于A. muciniphila保留在外黏膜层并且不会渗透到内层，因此它的定植是有益的，因为细菌会促进外黏蛋白层的自然更新。
除了基因序列多样性外，这种细菌还表现出多种生物学功能，包括：
促进肠道屏障完整性；
调节免疫反应；
抑制炎症；
交叉喂养他微生物群；
降低某些心脏病风险，如胰岛素抵抗、总血胆固醇和脂肪组织储存；
防止体重增加。
DOI: (10.1111/jam.14911)
促进肠道屏障
肠道屏障是一个多层复杂的系统，它允许营养吸收，同时防止微生物及其产物的易位。肠道屏障的破坏导致管腔内容物进入血流，激活免疫反应并诱发炎症。
粘液覆盖外肠上皮细胞层，起到物理保护作用，防止微生物和有害化合物的渗透。除了降解粘蛋白外，A. muciniphila还被发现可以刺激粘蛋白的产生 。
A. muciniphila在防止人类肠道致病菌增殖中的作用
Kalia VC, et al., Indian J Microbiol. 2021
今年发表在Gut Microbes研究得出，虽然A. muciniphila 是一种粘蛋白降解细菌，但是通过促进分泌型 IEC 的分化，反而增加了粘液的产生。A. muciniphila处理以 Gpr41/43 依赖性方式增强了ISC 增殖，加速肠上皮再生，促进 IEC 发育并维持肠道稳态。
注释：哺乳动物肠上皮细胞（IEC）更新较快，每 3-5 天补充一次。所有类型的 IEC 都源自肠干细胞（ISC）
粘蛋白的周转率为 6-12 小时，内层的周转率约为 1 小时，据信其分泌受神经、激素和旁分泌作用的调节。
在动物模型中，A. muciniphila补充剂使结肠粘液层的厚度增加了大约 3 倍，明显高于由有益细菌植物乳杆菌引起的厚度增加。此外，在体外，发现A. muciniphila通过直接与肠细胞结合来改善肠细胞单层完整性 。
A. muciniphila如何促进粘液厚度尚不清楚。原因之一可能是A. muciniphila通过从降解的粘蛋白中制造短链脂肪酸来刺激粘液周转率，这是合成和分泌粘蛋白的宿主上皮的优选能源。事实上，A. muciniphila补充剂增加了小鼠产生粘蛋白的杯状细胞的数量。
抑制炎症
有证据表明A. muciniphila可以调节炎症。在加速衰老的小鼠模型中补充这种细菌可以减轻炎症 。其他研究也显示了A. muciniphila在不同小鼠模型中的抗炎特性，包括无菌模型、肝损伤模型和肥胖模型。
A. muciniphila可以减少由牙龈卟啉单胞菌引起的瘦或肥胖小鼠的炎症。
此外，A. muciniphila分泌的囊泡能够降低TLR4(Toll-like receptor 4, TLR4)的表达，从而调节NF-κB通路，减少促炎因子IL-6、IL-8的分泌。
调节免疫
A. muciniphila在小鼠体内平衡期间，在诱导肠道驻留 T 细胞方面发挥着宿主相关的作用。
在一项针对围产期 HIV 感染儿童和青少年的横断面研究中报告说，A. muciniphila丰度与升高的IL-6 和可溶性 CD14 相关 。
A. muciniphila降解黏蛋白，释放可以被周围非黏液降解细菌利用的短链脂肪酸（SCFAs）、寡糖等代谢物。SCFAs能抑制组蛋白脱乙酰基酶，从而调节NF-κB通路，减少炎症因子的表达。丁酸可以促进Treg细胞的外周活化，增加结肠中Treg细胞亚群的数量，抑制促炎免疫细胞CD4＋T淋巴细胞、CD8＋T淋巴细胞活性。
免疫相关的皮肤病——牛皮癣
银屑病（俗称牛皮癣）是一种免疫介导的慢性炎症性皮肤病。研究表明银屑病和肠道炎症之间存在关联。一项研究评估了来自巴西的21名银屑病患者与24名健康对照者的肠道微生物群组成和多样性。与对照组相比，银屑病患者的 Akkermansia muciniphila 数量有所减少。
扩展阅读：牛皮癣看似皮肤病，实则关系到肠道
交叉喂养
除了A. muciniphila外，粘液层中还常见其他微生物。产生丁酸盐的细菌不具有降解粘液的能力，而是利用被粘蛋白降解的物种（如A. muciniphila）降解的碳和氮，这些微生物包括细菌如Faecalibacterium prausnitzii，罗斯氏菌等其产生抗炎短链脂肪酸（SCFA）。
产生的乙酸能够促进粪厌氧棒状菌(Anaerostipes caccae)，霍氏真杆菌(Eubacterium hallii)。
报道共培养A. muciniphila与非粘液降解丁酸盐产生细菌F. prausnitzii、A. caccae和Eubacteriumhallii导致同养生长和丁酸盐的产生。因此，A. muciniphila不仅自身在保护肠道上皮方面发挥重要作用，而且还支持抗炎肠道微生物群。
A. muciniphila和其他细菌之间的相互作用
Hagi T, et al., Appl Microbiol Biotechnol. 2021
有些细菌不能降解粘蛋白，因此非粘蛋白降解细菌受益于粘蛋白降解细菌。
A. muciniphila产生来自粘液和短链脂肪酸的糖，如乙酸盐和丙酸盐。非粘液降解细菌，如Anaerostipes caccae, Eubacterium hallii and Faecalibacterium prausnitzii ，利用A. muciniphila从粘液中降解的糖进行生长。
A. muciniphila的粘蛋白降解支持了Anaerostipes caccae的生长和丁酸生产。Anaerostipes caccae诱导AKK中粘蛋白降解基因的表达增加，核糖体基因的表达减少。
防止体重增加
普遍发现A. muciniphila在瘦个体中更为丰富。在超重个体中，细菌的丰度较低。
在小鼠中，与肥胖小鼠的丰度相比，瘦动物粪便中A. muciniphila丰度增加之间的相关性表明了这种意义，并且观察到在数周内每天向高脂肪饮食诱导的肥胖小鼠喂食Akkermansia显然可以逆转这种诱导的肥胖以及改善上皮完整性和相关效应。
也有一些数据表明，A. muciniphila干预可能成为人类受试者肥胖改善方案的基础。但是强调只有活的Akkermansia菌才能在小鼠中产生这种效果，但是发现高温预处理杀菌的细胞甚至纯化的Akkermansia蛋白，与活细胞治疗的效果相比，Akkermansia的热杀死细胞似乎对高脂肪饮食肥胖小鼠具有相同甚至增强的有益效果。
此外，A. muciniphila通过分解粘蛋白产生醋酸盐这样的 SCFAs，对我们的体重产生积极影响。因为乙酸盐可以阻止我们感到饥饿，从而防止体重增加。
A.muciniphila治疗不会显著改变饮食诱导的肥胖小鼠的肠道微生物组成，但它可以逆转HFD诱导的代谢紊乱，包括脂肪质量增加、代谢内毒素血症、脂肪组织炎症和胰岛素抵抗，这表明它可能用于预防或治疗肥胖和相关的代谢紊乱。
人类肠道微生物群中丰富的A.muciniphila可预防疾病
Kalia VC, et al., Indian J Microbiol. 2021
改善代谢
A. muciniphila补充剂能够恢复肥胖和 2 型糖尿病小鼠的粘液厚度，其中高脂肪饮食治疗破坏了肠道粘液；该治疗还导致血清脂多糖 (LPS) 显着减少，这是一种代谢性内毒素血症，并改善了代谢状况。
对肥胖小鼠施用Akkermansia还通过减少循环中的炎性脂多糖和减轻胰岛素抵抗而导致观察到的“代谢性内毒素血症”减少作为小鼠肥胖的心脏代谢并发症，如动脉硬化。至少来自小鼠模型的结论Akkermansia效应得到了许多不同研究的支持。
A. muciniphila及其衍生产物对宿主代谢的影响
Cani PD,et al.,Front Microbiol. 2017
非酒精性脂肪性肝
与野生型小鼠相比，在NAFLD小鼠中观察到A. muciniphila丰度显著降低，而导致A.muciniphila丰度增加的干预措施改善了代谢参数。使用益生元(如低聚果糖)可以恢复A.muciniphila的丰度，并改善相关疾病。
酒精性肝病
酒精性肝病(ALD)由脂肪变性、纤维化和肝硬化发展为急性酒精性脂肪性肝炎，死亡率高，但治疗方法非常有限。结果发现，内毒素血症水平升高的酒精性肝病患者肝损伤程度增加。乙醇消耗引起的肠道紧密连接的破坏导致炎症信号通过病原体相关的分子模式，如脂多糖。
研究ALD患者队列时，发现与健康受试者相比，ALD患者粪便A. muciniphila数量减少。给乙醇喂养的小鼠口服粘液粘菌A. muciniphila可恢复该细菌的消耗，减少肠漏，增加Claudin-3和Occludin的紧密连接表达。因此，炎症和肝损伤促进细胞因子白介素1β (IL-1β)和肿瘤坏死因子α (TNF-α)明显减少，导致MPO +中性粒细胞浸润，改善肝损伤。
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改善血糖和胰岛素抵抗
A. muciniphila在糖耐量正常的人群中比糖尿病前期或 II 型糖尿病人群中的数量更多。
事实上，这些细菌已被证明可以增强称为二甲双胍的抗糖尿病药物的作用。在喂食高脂肪饮食的小鼠中，二甲双胍治疗增加了A. muciniphila的数量 并改善了它们的血糖水平。
同样，喂食高脂肪饮食的小鼠口服A. muciniphila但不服用二甲双胍，对葡萄糖的耐受性也有所提高。因此，这种细菌通过改变肠道微生物群，可能有助于在未来找到控制 2 型糖尿病的新方法。
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癌症免疫治疗
Akkermansia muciniphila也可以积极影响宿主对癌症免疫疗法的反应。研究发现，抗生素的消耗与对免疫治疗 PD-1 阻断剂的反应较差有关。进一步研究确定较低水平的Akkermansia muciniphila确实对反应率有直接影响，给抗生素治疗的小鼠口服细菌补充剂，发现它恢复了它们对免疫疗法的反应。根据这项研究，有人建议维持健康的肠道菌群，主要包括Akkermansia muciniphila，对于提高癌症免疫治疗有效性很重要。
此外，Akkermansia muciniphila通过刺激 DCs 产生 IL-12 并促进 CCR9 + CXCR3 + CD4 +的积累来增强 ICB 功效 上皮肿瘤和淋巴结中的 T 细胞。
根据美国癌症研究中心新研究显示Akkermansia muciniphila提升免疫检查点抑制剂的效果，还能产生大量调节T细胞反应的肌苷。食用高纤维食物可以有效地调节肿瘤微环境中的单核巨噬细胞的组成，而食用得越多，Akkermansia muciniphila的肠道菌数量就会更多。
该菌还能产生大量环二腺苷酸，即使是无菌小鼠，仅仅植入Akkermansia muciniphila，它们也能有更强的抗癌反应。未来，或许一种通过食物和环二腺苷酸联合的促进抗癌疗法就在眼前。
神经退行性疾病
肌萎缩性侧索硬化症(amyotrophic lateral sclerosis, ALS)是一种复杂的神经退行性疾病，患者通常会出现运动神经元的过早死亡，导致诊断后的平均生存时间不足5年。然而，针对肌萎缩性侧索硬化症的药物所做的巨大努力却收效甚微。
急性ALS小鼠模型经抗生素治疗后显示，微生物群失调在渐冻症的进展和恶化中起着重要作用。
通过挑选11株与ALS相关的微生物菌株，包括A.muciniphila和单接种到经抗生素治疗的ALS小鼠中，只有A.muciniphila与运动神经元改善相关。
其他疾病，例如，帕金森病与对照组的肠道微生物组组成显著不同， Akkermansia 丰度增加。
年龄
年龄和地理环境等因素影响人体A. muciniphila的数量。从婴幼儿时期开始A. muciniphila在人类胃肠道定植，并在一年后迅速接近成年人的水平。随着年龄增长A. muciniphila在人体内的数量逐渐降低。
不同的是，另一研究发现大于60岁人群A. muciniphila的数量升高。此外，另外研究发现在百岁长寿老人中A. muciniphila数量显著增加，提示A. muciniphila水平的升高可能有助于延缓机体的衰老。
对两种类型的早衰综合征小鼠模型，外用该菌A. muciniphila可显著提高小鼠的健康寿命。
地理位置
另外，不同地理位置A. muciniphila在人群中定植也存在差别。如通过细菌16S rRNA分析发现，智利健康受试者粪便中的微生物菌群和巴布亚新几内亚受试者有明显不同；但与美国和阿根廷受试者接近；A. muciniphila在智利受试者的丰富度最高。
中国南方的男性和女性定植率没有差异，但是中国南方人群的A. muciniphila定植率低于欧洲人群。暨南大学理工学院在广州地区人群的A. muciniphila定植率为89.31%，平均丰度为5.825 lg（CFU/mL）。肠道消化模拟不同时间点的RT PCR结果显示，A. muciniphila在模拟人类肠道微生物菌群环境中具备生存能力；对Bifidobacterium属和Bacteroides属具有抑制效果，对Lactobacillus属具有促进作用。
2021年在Nature发表的文章中，研究人员将古肠道样本数据和一组来自于已测序的工业化及非工业化生活方式下现代人群的粪便样本数据进行对比。比起非工业化样本和古粪便，包括Akkermansia muciniphila（可降解人体粘液）在内的BloSSUM类群在工业化样本中更丰富。
工业化生活下微生物群落中的粘液降解菌和基因更普遍，这可能是由西方饮食导致的。
药物
药物是影响肠道A.muciniphila丰度的重要因素之一。首先，抗菌药物作用后可以直接影响肠道A.muciniphila的数量。
在小鼠出生后早期用万古霉素进行干预可以有效预防1型糖尿病，显著降低小鼠血糖值以及减轻胰岛炎症；而对8周龄小鼠未见明显预防效果。万古霉素作用于幼儿时期的小鼠使A. muciniphila成为胃肠道优势菌群，该研究提示A. muciniphila可能是推迟1型糖尿病的关键菌群。
对60例6～11个月的婴儿使用阿奇霉素治疗3 d后，婴儿A. muciniphila数量显著减少。此外Dubourg等的研究中，2例成人患者经过抗生素(强力霉素、哌拉西林、羟氯喹、亚胺培南等)治疗后，A. muciniphila数量显著增加，在肠道菌群的比例均大于40%。
有趣的是，在另外一项小鼠模型中也发现类似现象，给小鼠灌胃四联抗生素(氨苄青霉素，万古霉素，新霉素和甲硝唑)可显著逆转免疫抑制剂导致的A. muciniphila数量减少。这些研究表明抗菌药物等药物使用会影响肠道内A. muciniphila数量的变化，其对人体代谢产生的影响需进一步研究。
最新的研究发现，代谢综合征相关治疗药物对A.muciniphila丰度的影响可能参与其作用机制。如二甲双胍通常用作治疗代谢综合征(如肥胖和2型糖尿病)的一线用药。
对14例服用二甲双胍的糖尿病患者进行肠道菌群分析，与未服用二甲双胍的糖尿病患者以及健康受试者相比，A. muciniphila显著增加。在体外实验中，收集二甲双胍治疗组和对照组小鼠的粪便，发现二甲双胍培养组A. muciniphila的比例显著增加。
在另外一项研究使用另外一种代谢病治疗药物利拉鲁肽(Liraglutide)。对高脂饮食诱导的肥胖小鼠进行皮下注射给药，连续15 d给药后处死小鼠，收集肠道内容物进行菌群分析，发现治疗小鼠肠道中A. muciniphila显著增加。此外，抗肿瘤药物也可以影响肠道A.muciniphila的丰度。如在胰腺导管腺癌(Pancreatic ductal adenocarcinoma, PDAC)异种移植的小鼠模型中发现，吉西他滨(Gemcitabine)治疗后使A. muciniphila在肠道中的数量显著增加(5%～33%)。
饮食方式
饮食对肠道A.muciniphila影响最显著。
与正常饮食组相比，高蛋白饮食显著降低大鼠肠道A. muciniphila。
Akkermansia 的数量随着短期（3 周）低FODMAPs饮食而减少。这不足为奇，因为 FODMAP 基本上与益生元纤维相同。
Akkermansia在生酮饮食中显着增加，并且与 Parabacteroides一起，可能是减少酮症癫痫发作的原因。
小鼠实验表明，A.muciniphila数量受到高脂饮食的强烈影响，高脂饮食三周后A.muciniphila丰度开始下降，并且A.muciniphila丰度与体脂呈负相关。
与高脂高糖饮食组相比，小鼠食用热带水果8周后，可以显著增加A. muciniphila在胃肠道中的丰度；同时干预后可以降低高脂高蔗糖饮食喂养小鼠的内毒素血症，改善其胰岛素敏感性。
饱和脂肪含量高的饮食与较高的炎症发生率有关。而富含多不饱和脂肪酸的饮食，如亚麻籽和鱼油中的那些，已被证明可以抵抗炎症，并且与更瘦的人有关。
这些膳食脂肪也会影响肠道中A. muciniphila的水平。
在一项研究中，老鼠被喂食由不同脂肪组成的不同饮食。一组喂猪油，另一组喂鱼油十一周，结果很有趣。
在鱼油喂养组中，A. muciniphila的丰度增加，乳酸杆菌的丰度也增加。
然后将两组的粪便材料移植到新的小鼠组中，在接受鱼油喂养小鼠粪便移植的小鼠中，它们的A. muciniphila水平增加，炎症水平降低。然而，接受猪油喂养小鼠移植的小鼠的炎症水平很高。
因此，摄入的膳食脂肪类型也会极大地影响肠道中A. muciniphila的数量。
我们已经知道多酚可以减少炎症并有助于预防许多疾病，因此高多酚食物可以增加Akkermansia.
多酚是强大的抗氧化剂，可以对抗体内的自由基（与多种疾病有关的化合物，包括糖尿病、心脏病和癌症）。
有许多不同类型的多酚。其中一些不能很好地被身体吸收留在肠道中，这对 Akkermansia来说是个好消息，它们吞噬了多酚并因此增强其力量，从而达到双赢。
此外，丁酸钠和菊粉、北极浆果提取物、绿茶提取物和异麦芽寡糖、膳食多酚等这些益生元也能增加Akkermansia丰度。
含有高水平多酚和鱼油的食物是提高A. muciniphila菌最好的食物。
高多酚食品
多酚使食物一般颜色丰富多彩，尝起来略带苦味或酸味。泡了很长时间的茶尝起来很苦：浸泡时间越长，茶多酚含量越高。浓橄榄油的青草味或红酒的味道也是很好的例子。
在自然界中，苦味可以抵御想要攻击植物的昆虫。有超过8000种多酚。一些例子是红酒中的白藜芦醇、辣椒中的辣椒素、百里香中的百里酚、肉桂中的肉桂酸、迷迭香中的迷迭香酸。
食物中多酚的含量在很大程度上取决于其生长的土壤、成熟度以及种植、运输和制备方式，因此以下列表仅供参考。
高多酚食品：
蔓越莓、石榴、山莓、黑莓、蓝莓、草莓、樱桃、李子、亚麻种子、黑巧克力、栗子、红茶、绿茶、苹果汁、苹果、黑麦面包、核桃、榛子、红酒。
其他常见的高多酚食物包括葡萄、橄榄、菠菜、李子和桃子。一般来说，颜色越深越好，所以选择绿色的黑橄榄和葡萄。
油性鱼
Akkermansia 喜欢鱼油，但目前还不清楚它们喜欢鱼油的特定成分——例如脂肪酸——或者它们喜欢所有的部分。所以目前，最好吃鱼。
尽管鱼油现在是有争议的，一些科学家认为它的好处被夸大了。研究人员发现，食用整条鲑鱼的一组人的 DHA（一种脂肪酸）水平是食用鱼油的一组人的 9 倍。食用鱼类的同时既增加鱼油，同时增加优质蛋白质摄入，均有助于A. muciniphila。
试着每周吃两到三份鱼：
沙丁鱼、鲭鱼、鲱鱼、三文鱼、鳟鱼、鳀鱼、旗鱼、金枪鱼
补充膳食纤维，选择有机产品。
含纤维的食物：
生菊苣根、绿色蒲公英 、麦麸 、芦笋 、大蒜、香蕉 、洋葱 、韭菜，也存在于燕麦片、红酒、蜂蜜、枫糖浆、豆类和其他食物中。
避免高脂肪饮食和酒精
微生物多样性是我们肠道健康的主要目标。实现这一目标的最佳方法是均衡饮食，吃能让肠道菌群快乐的食物，从而你的感觉也会良好。
难点
A. muciniphila与机体健康联系紧密，有潜力成为新型益生菌。但目前A. muciniphila是专性厌氧菌且难以培养，成为新型益生菌，还有以下几点重要问题亟待解决：
首先，需研发高效快速培养A. muciniphila的新技术。目前实验室或小规模已经成功在实验室中获得活性A. muciniphila，并且能够稳定，但是这只是实验室规模生产，大规模的工业生产仍是需要解决的问题。比如培养基中存在蛋白质来源问题，是否会对人体可能有过敏反应，工业化生产时需研发合理的工业化生产培养基。
其次，需确定安全有效的治疗人群。目前A. Muciniphila 与改善肝功能、降低葡萄糖毒性、减轻氧化应激和抑制炎症有强关联，但是，在炎症性肠病、动脉粥样硬化等其他疾病中的干预，不同研究中存在不同的结果，对于其作为药物面对的安全问题，其应用仍待商榷。
最后，需要优化A. muciniphila的补充或给药方式。在体外模拟胃肠道的释放实验中，发现包封的 A. muciniphila活性比直接分散在模拟胃肠道的系统中活性更高，并且能够定向在肠道释放细菌，显著增加A. muciniphila对胃的抵抗力，对于实现在肠道的定向给药还需要更多的实验进行优化。
最后，尽管已经有研究证明有活性的A. muciniphila或者是巴氏消毒的A. muciniphila对人体是安全的，但目前A. muciniphila的临床研究较少，在临床上应用还需要更多的实验验证。
主要参考文献
Hasani A, Ebrahimzadeh S, Hemmati F, Khabbaz A, Hasani A, Gholizadeh P. The role of Akkermansia muciniphila in obesity, diabetes and atherosclerosis. J Med Microbiol. 2021 Oct;70(10). doi: 10.1099/jmm.0.001435. PMID: 34623232.
Zhang T, Ji X, Lu G, Zhang F. The potential of Akkermansia muciniphila in inflammatory bowel disease. Appl Microbiol Biotechnol. 2021 Aug;105(14-15):5785-5794. doi: 10.1007/s00253-021-11453-1. Epub 2021 Jul 27. PMID: 34312713.
Druart C, Plovier H, Van Hul M, Brient A, Phipps KR, de Vos WM, Cani PD. Toxicological safety evaluation of pasteurized Akkermansia muciniphila. J Appl Toxicol. 2021 Feb;41(2):276-290. doi: 10.1002/jat.4044. Epub 2020 Jul 28. PMID: 32725676; PMCID: PMC7818173.
Kalia VC, Gong C, Shanmugam R, Lin H, Zhang L, Lee JK. The Emerging Biotherapeutic Agent: Akkermansia. Indian J Microbiol. 2021 Dec 16:1-10. doi: 10.1007/s12088-021-00993-9. Epub ahead of print. PMID: 34931096; PMCID: PMC8674859.
Yu Y, Lu J, Sun L, Lyu X, Chang XY, Mi X, Hu MG, Wu C, Chen X. Akkermansia muciniphila: A potential novel mechanism of nuciferine to improve hyperlipidemia. Biomed Pharmacother. 2021 Jan;133:111014. doi: 10.1016/j.biopha.2020.111014. Epub 2020 Nov 26. PMID: 33246225.
Cheng D, Xie MZ. A review of a potential and promising probiotic candidate-Akkermansia muciniphila. J Appl Microbiol. 2021 Jun;130(6):1813-1822. doi: 10.1111/jam.14911. Epub 2020 Nov 15. PMID: 33113228.
Hagi T, Belzer C. The interaction of Akkermansia muciniphila with host-derived substances, bacteria and diets. Appl Microbiol Biotechnol. 2021;105(12):4833-4841. doi:10.1007/s00253-021-11362-3
Anhê, F. F et al. (2016). Triggering Akkermansia with dietary polyphenols: A new weapon to combat the metabolic syndrome?. Gut microbes, 7(2), 146–153.
Schade L, Mesa D, Faria AR, Santamaria JR, Xavier CA, Ribeiro D, Hajar FN, Azevedo VF. The gut microbiota profile in psoriasis: a Brazilian case-control study. Lett Appl Microbiol. 2021 Dec 12. doi: 10.1111/lam.13630. Epub ahead of print. PMID: 34897759.
Belzer, C et al. (2017). Microbial Metabolic Networks at the Mucus Layer Lead to Diet-Independent Butyrate and Vitamin B12 Production By Intestinal Symbionts. American Society for Microbiology: 8(5).
Caesar, R et al. (2015). Crosstalk Between Gut Microbiota and Dietary Lipids Aggravates WAT Inflammation Through TLR Signalling. Cell Metab: 22(4), pp 658-668.
Dao, M, C et al. (2015). Akkermansia muciniphila and Improved Metabolic Health During a Dietary Intervention in Obesity: Relationship with Gut Microbiome Richness and Ecology. Gut.
de Vos, W, M. (2017). Microbe Profile: Akkermansia muciniphila: A Conserved Intestinal Symbiont that Acts as The Gatekeeper of our Mucosa. Microbiology: 163(5).
Derrien, M et al. (2017). Akkermansia muciniphila and its Role in Regulating Host Functions. Microbial Pathogenesis: 106, pp 171-181.
Everard, A et al. (2013). Cross-Talk Between Akkermansia muciniphila and intestinal Epithelium Controls Diet-Induced Obesity. PNAS: 110(22), pp 9066-9071.
Geerlings, S, Y et al. (2018). Akkermansia muciniphila in the Human Gastrointestinal Tract: When, Where, and How? Microorganisms: 6(3).
Krishnan, A. (2016). Akkermansia muciniphila: What You Need to Know About this Bacterium. uBiome.
Naito, Y et al. (2018). A Next-Generation Beneficial Microbe: Akkermansia muciniphila. J. Clin. Biochem. Nutr: 63(1), pp 33-35.
Ottman, N et al. (2017). Pili-Like Proteins of Akkermansia muciniphila Modulate Host Immune Responses and Gut Barrier Function. PLOS One.
Pierre, J, F et al (2015). Cranberry Proanthocynaidins Improve the Gut Mucous Layer Morpohology and Function in Mice Receiving Elemental Enteral Nutrition. JPEN J Parenter Enteral Nutr: 37(3), pp 401-409.
Shin, N, R et al. (2013). An Increase in the Akkermansia spp. Population Induced by Metformin Treatment Improves Glucose Homeostasis in Diet-Induced Obese Mice. Gut: 63, pp 706-707.
Zhang, T et al. (2019). Akkermansia muciniphila is a promising probiotic. Microbial Biotechnology.
Ouyang J, Lin J, Isnard S, et al. The Bacterium Akkermansia muciniphila: A Sentinel for Gut Permeability and Its Relevance to HIV-Related Inflammation. Front Immunol. 2020;11:645. Published 2020 Apr 9. doi:10.3389/fimmu.2020.00645
Zhou K. Strategies to promote abundance of Akkermansia muciniphila, an emerging probiotics in the gut, evidence from dietary intervention studies. J Funct Foods. 2017;33:194-201. doi:10.1016/j.jff.2017.03.045
Naito, Y., Uchiyama, K. & Takagi, T. A next-generation beneficial microbe: Akkermansia muciniphila. J Clin Biochem Nutr 63, 33–35 (2018).
Derrien, M., Vaughan, E. E., Plugge, C. M. & de Vos, W. M. Akkermansia muciniphila gen. nov., sp. nov., a human intestinal mucin-degrading bacterium. Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 54, 1469–1476 (2004).
Hansson, G. C. Role of mucus layers in gut infection and inflammation. Curr. Opin. Microbiol. 15, 57–62 (2012).
van der Lugt, B. et al. Akkermansia muciniphila ameliorates the age-related decline in colonic mucus thickness and attenuates immune activation in accelerated aging Ercc1-/Δ7 mice. Immun. Ageing 16, 6 (2019).
Lukovac, S. et al. Differential modulation by Akkermansia muciniphila and Faecalibacterium prausnitzii of host peripheral lipid metabolism and histone acetylation in mouse gut organoids. MBio 5, (2014).
Dao, M. C. et al. Akkermansia muciniphila and improved metabolic health during a dietary intervention in obesity: relationship with gut microbiome richness and ecology. Gut 65, 426–436 (2016).
Depommier, C. et al. Supplementation with Akkermansia muciniphila in overweight and obese human volunteers: a proof-of-concept exploratory study. Nat. Med. 25, 1096–1103 (2019).
Png, C. W. et al. Mucolytic bacteria with increased prevalence in IBD mucosa augment in vitro utilization of mucin by other bacteria. Am. J. Gastroenterol. 105, 2420–2428 (2010).
Anhê, F. F. et al. A polyphenol-rich cranberry extract protects from diet-induced obesity, insulin resistance and intestinal inflammation in association with increased Akkermansia spp. population in the gut microbiota of mice. Gut 64, 872–883 (2015).
Pierre, J. F. et al. Cranberry proanthocyanidins improve the gut mucous layer morphology and function in mice receiving elemental enteral nutrition. JPEN J Parenter Enteral Nutr 37, 401–409 (2013).
Vinson, J. A. & Cai, Y. Nuts, especially walnuts, have both antioxidant quantity and efficacy and exhibit significant potential health benefits. Food Funct 3, 134–140 (2012).
Mao, B. et al. Effects of different doses of fructooligosaccharides (FOS) on the composition of mice fecal microbiota, especially the bifidobacterium composition. Nutrients 10, (2018).
谷禾健康
便秘的全球患病率为14%。慢性便秘会影响生活质量。健康人相比，便秘还会导致粪便重量降低，且与结直肠癌风险增加相关。
饮食调整是治疗便秘的主要方法之一。世界胃肠病学协会建议通过饮食建议或补充来增加纤维摄入量。在英国，健康专家指南建议食用水果，包括富含山梨醇的水果，例如杏子、桃子和李子，以及相应的果汁。然而，关于水果对肠道运动和便秘的作用机制的证据有限。
本文旨在探讨水果和水果制品对肠道微生物群、肠道运动和便秘的作用机制和有效性。
关于水果中的成分，离不开以下几大成分。
▌ 膳食纤维
水果是膳食纤维的极好来源。
纤维是什么？
纤维是指三个或三个以上单体单元的聚合物碳水化合物加上木质素在小肠中不被消化或吸收的总和。纤维不是一个分子，而是一系列在溶解度、粘度和发酵性方面不同的分子。
纤维会增加粪便体积和生物量
不可发酵纤维完好无损地到达下消化道，而粘性纤维具有较高的水结合能力，因此，这两种纤维都能有效地增加粪便体积。
粪便体积的增加进一步导致管腔扩张并触发蠕动。可发酵纤维增加肠道微生物群的丰度，从而增加粪便生物量，并增加短链脂肪酸的产生。
纤维使粪便变软
这导致结肠渗透负荷增加，从而增加粪便的含水量，从而导致粪便变软。研究发现，各种高纤维食物可以缩短整个肠道的转运时间。
▌ 山梨糖醇
山梨醇是一种在植物中发现的糖醇。山梨醇在小肠内不被消化或吸收，并且能够在其分子中保持水分，从而导致肠腔中水分的增加，从而软化粪便，从而缓解排便。
在一项随机对照试验（RCT）中，与安慰剂相比，每天40克山梨醇持续6天会导致粪便水和粪便重量显著增加。此外，未被吸收的山梨醇到达结肠，在结肠中被肠道微生物群发酵，增加短链脂肪酸的产生，并可能改变微生物群。
虽然这一假设尚未在人类身上得到验证，但与低聚果糖和对照组相比，大鼠体内的山梨醇增加了粪便、结肠和盲肠乳酸杆菌AD102和粪便罗氏乳酸杆菌，并且结肠和盲肠样本中的丁酸含量高于对照组。
▌ （多）酚类
多酚是植物性食品和饮料中的一大类化合物，包括水果、蔬菜、谷物、茶、咖啡和葡萄酒。它们的结构由一个或多个与芳香烃基团结合的羟基组成。
只有一小部分低分子量（聚）酚在小肠中被吸收，而那些高分子量的酚到达结肠时不受影响，在结肠中它们可被肠道微生物群发酵，从而将较大的（聚）酚分解成较小的可吸收分子，可能对多种健康有益。
此外，现有证据表明，（多）酚有可能通过增加有益细菌（如双歧杆菌和乳酸杆菌）来积极改变肠道微生物群，或者通过抑制潜在致病菌的生长。虽然有人假设，由于其抗炎能力（多聚）酚类可能有助于治疗炎症性肠病或肠易激综合征，但目前没有足够的数据显示其对便秘的直接影响。
纤维、山梨醇和（多）酚是介导水果对肠道微生物群、肠道运动和肠道功能影响的主要成分，因此可能影响便秘。
不同的水果含有不同数量的纤维、山梨醇和（多）酚类物质，而水果的加工过程可能对这些物质产生重大影响。例如，新鲜或干果、果肉或全果冰沙（用新鲜、纯水果制成的饮料）可能含有大量的纤维、山梨醇和（多）酚，而浓缩果汁或浓缩果汁可能含有山梨醇和（多）酚，但纤维很少。