华盛顿大学圣路易斯分校医学院(Washington University School of Medicine in St. Louis)的一项新研究显示，当摄入特定类型的膳食纤维成分时，某些与健康有关的人类肠道微生物会大量繁殖。
这项研究是在人类肠道细菌培养的小鼠身上进行的，并使用新技术来测量营养处理过程。这项研究是朝着开发更有营养的食品迈出的一步，其基础是有针对性地富集肠道微生物群落的关键成员。研究人员发现，纤维可以选择性地增加有益微生物的数量，并追踪纤维中对其效果负责的生物活性成分。为了解释肠道菌群成员如何为这些纤维成分相互竞争或合作，他们还发明了一种人造食物颗粒，作为监测肠道内营养处理的生物传感器。
这项研究发表在9月19日的《细胞》杂志上。
“我们正处在一个食品科学革命——天然分子存在于各种主食被确定使用先进的分析工具,”资深作者杰弗里。戈登说,医学博士罗伯特·j·格拉泽尊敬的大学教授,爱迪生家族的基因组科学中心主任,系统生物学和当前研究的领导者。“由此产生的食品成分百科全书为我们提供了一个机会，来了解肠道微生物如何能够检测并将这些成分转化为产品，从而满足他们自己的需求，并与我们分享。”破解有益微生物觊觎的饮食成分的密码，是设计增强健康的食品的关键。”
众所周知，膳食纤维有助于健康，但典型的西方饮食缺乏高纤维水果、蔬菜、全谷物和豆类。纤维含有非常多样化和复杂的分子集合。肠道细菌使用的各种纤维的具体成分，并赋予健康的好处，通常是不知道的。由于人类基因组中分解膳食纤维的基因数量非常有限，而且许多肠道细菌种类都充满了这些基因，所以人们依赖肠道微生物来消化纤维。
为了了解哪种纤维能促进人体肠道中不同类型有益微生物的表达，以及它们的活性成分的性质，研究人员筛选了亿滋国际食品公司(Mondelez International)提供的34种纤维。他们的清单包括在食品制造过程中经常被丢弃的纤维，如水果和蔬菜的果皮和谷壳。
研究人员首先在无菌条件下培养小鼠，并从健康人体中培养出一系列肠道细菌。对这些生物的基因组进行测序，以确定它们的基因。一组含有这种人类肠道菌群模型的老鼠最初被喂食高饱和脂肪、低纤维的基本人类饮食。接下来，研究人员筛选了144种含有不同类型和数量纤维补充剂的衍生食品。研究人员监测了添加纤维对模型肠道群落成员水平的影响，以及它们基因组编码的蛋白质的表达。
“微生物是大师，”戈登说。“对不同纤维做出反应的微生物基因，提供了一个重要线索，让我们知道，在一种特定类型的纤维中，某个特定的群落成员更喜欢吃哪种分子。”
戈登实验室的博士后研究员、第一作者Michael L. Patnode说:“我们的屏幕识别出了食品级纤维，这些纤维选择性地影响了一类叫做拟杆菌的细菌的不同种类。我们的实验表明，在豌豆纤维中，活性分子成分包括一种叫做阿拉伯糖的多糖，而在从橙子皮中提取的柑橘果胶中，另一种叫做同半乳糖醛酸的多糖负责细菌的扩张。”
研究人员发现了肠道细菌之间的相互作用，这有助于解释纤维对拟杆菌的选择性影响。结果表明，他们社区中的一些拟杆菌相互直接竞争，以消耗膳食纤维的成分，而另一些则服从于他们的邻居。研究人员表示，了解这些关系对于开发由生活在肠道内的不同微生物群共同优化处理的食品非常重要。
为了分析这些关系，Patnode创造了由不同类型的磁性玻璃微粒组成的人造食物颗粒。每一种类型都含有一种固定在珠表面的纤维衍生多糖，以及一种固定的荧光标签。收集到的不同种类的珠粒被同时导入到不同的小鼠肠道中，这些小鼠被人类肠道微生物群落所定植——有意或无意地遗漏了一个或多个类杆菌成员。然后通过这些动物的肠道回收食物颗粒，并测量颗粒表面残留的多糖量。
帕特诺德说:“这些人造食物颗粒就像生物传感器一样，让我们能够理解细菌类药物的加入或缺失是如何影响菌落群落处理不同菌落中多糖的能力的。”“此外，我们还能监测不同饮食环境下纤维的降解情况。”
Gordon指出，含营养的人工食品颗粒不仅可以作为生物传感器来定义一个人的微生物群落的功能能力，而且还可以帮助食品科学家开发出生产更有营养的食品的方法，这些食品含有不同组合的促进健康的生物活性纤维成分。
这项工作由美国国立卫生研究院(NIH)资助，资助编号为DK070977、DK078669和F32DK107158;Mondelez国际;以及美国能源部基础能源科学办公室的化学科学、地球科学和生物科学司，批准号为DE-SC0015662。
戈登是Matatu Inc.的联合创始人之一。Matatu是一家专门研究饮食与微生物相互作用在动物健康中的作用的公司。
Patnode ML, Beller ZW, Han ND, Cheng J, Peters SL, Terrapon N, Henrissat B, Le Gall S, Saulnier L, Hayashi DK, Meynier A, Vinoy S, Giannone RJ, Hettich RL, Gordon JI。物种间的竞争影响着纤维衍生聚糖对人类肠道细菌的靶向调控。细胞。2019年9月19日。
华盛顿大学医学院(Washington University School of Medicine)的1500名教职员工也是巴尼斯犹太医院(Barnes-Jewish)和圣托马斯医院(St。路易的儿童医院。医学院在医学研究、教学和病人护理方面处于领先地位，在《美国新闻与世界报道》(U.S. News &世界报道。通过与巴尼斯犹太医院(Barnes-Jewish)和圣路易斯儿童医院(St. Louis Children’s hospitals)的合作，医学院与BJC HealthCare建立了联系。
最初由医学院出版
新闻旨在传播有益信息，英文原版地址：https://source.wustl.edu/2019/09/for-gut-microbes-not-all-types-of-fiber-are-created-equal/