纤维摄入不足时肠道菌会分解肠道内壁

梆梆
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肠道菌缺少纤维时会换一种吃法:分解覆盖在肠道内壁上的保护性黏液,顺带产出可能有毒的化合物。普林斯顿路德维希癌症研究所的 2 项研究把这条链条补全了,纤维能压住这种分解,一类长期被忽视的植物蛋白也在帮忙。

研究由 Jenna AbuSalim 和 Joshua Rabinowitz 领衔,后者是路德维希癌症研究所普林斯顿分部的主任。2 篇论文里,第 1 篇发表在 PNAS,第 2 篇发表在 Nature Metabolism。2 项研究用的是同一套思路:给分子打上标记,看它到底进了哪条代谢通路。

植物性饮食的好处,纤维只解释了一部分

多吃植物与更好的健康相关,这一点早就有共识,具体机制一直没拆干净。纤维的作用比较清楚,它给肠道菌提供食物。植物还含植物化学物,这些天然物质常给果蔬带来鲜艳的颜色,也帮植物抵御环境威胁,对人体健康同样有贡献。真正麻烦的是肠道菌消化植物时发生的那一堆化学反应,研究者只摸到了一点边。

PNAS 那篇论文盯住的是苯酚类代谢物。肠道菌处理酪氨酸和苯丙氨酸这 2 种氨基酸时,会生成不同去向的产物。来自苯丙氨酸的 phenylpropionate 和 hippuric acid,与健康体重和更好的肠道状态相关;来自酪氨酸的 p-cresol sulfate 和 phenol sulfate 则相反,在癌症患者身上与更差的结局相关,在肾病患者身上与全身性损害相关。

研究者想知道,植物食物的不同成分能不能决定肠道菌往哪边产。答案是能。AbuSalim 的表述是:植物里的纤维和不可消化蛋白(他们称作「模仿纤维的蛋白」,Prif)一起,把苯酚代谢物的天平从酪氨酸来的有害类型,推向苯丙氨酸来的有益类型。

有害代谢物的原料,来自肠道自己的黏液

最出乎意料的发现在原料来源上。研究者用稳定同位素(非放射性)标记蛋白,追踪它在小鼠消化道里的去向和加工过程。结果显示,有害的那一类苯酚来自肠道菌分解宿主自身的蛋白,其中包括覆盖在肠道表面的黏液层。这层黏液把肠腔里的微生物和肠道上皮细胞隔开,是身体天然防线的一部分。

有益的那一类几乎全部来自食物里没被消化的蛋白。纤维的作用是抑制细菌分解黏液,从而减少有害苯酚的生成;Prif 的作用是给肠道菌多送一份膳食蛋白,把它们往有益产物上引。2 条路径互补,一条堵,一条疏。

落到应用上,AbuSalim 认为 Prif 是一类正在浮现的膳食营养素,能改变肠道菌群的组成,对代谢健康的影响可能很远。Rabinowitz 说得更具体:食品包装上的成分表,将来也许会在纤维这一行下面加一行 Prif。

第二项研究:有些代谢物不是细菌造的

Nature Metabolism 那篇论文问的是另一个问题:传统上归给肠道菌的代谢物,真的都由细菌生产吗?团队除了苯酚类,还查了由色氨酸生成的吲哚类物质,这类物质参与炎症、免疫和疾病相关的生理过程,在炎症性肠病、神经退行性疾病和癌症里都有人研究。

用小鼠、大鼠和人类细胞做同位素示踪后,结论有点颠覆:哺乳动物细胞能独立于肠道菌生成多种苯酚和吲哚代谢物,其中包括 indole-3-lactate、indole-3-acetate、indole-3-propionate 这 3 个曾被当作微生物代谢产物的化合物。抗生素清除肠道菌之后,许多代谢物在小鼠血液里仍保持在可观水平,正在接受抗生素治疗的患者样本也出现类似情况。另一头,indole-3-propionate 和 p-cresol sulfate 这 2 种只由微生物生产的物质,在抗生素处理后明显下降。

这个区分很实用。如果身体自己就能造出研究者想调高的物质,那么靠益生菌和饮食干预去改微生物组,未必是控制这些物质水平的最优路径。

限制和我的判断

限制在于证据的层级。大部分实验数据来自小鼠和培养细胞,人体长期结局还没有验证,Prif 的摄入量、有效剂量、个体差异都缺数据。目前也不能从这些结果反推「多吃纤维就能防某一种病」这样的结论,研究测的是代谢物谱,不是发病率。

按我的看法,日常最实用的动作是把纤维吃到量,同时不要只盯着纤维这一个指标。豆类、全谷、坚果这类食物里,纤维和难消化的植物蛋白本来就在一起,比单独买一罐纤维粉更接近实验里的条件。发酵食品和益生菌补剂先放一边,它们改的是菌群组成,实验里起作用的那一步是给菌群换原料。研究者下一步要做的,也正是把不同食物与微生物代谢的关系画得更细,好让营养建议落到具体食物上。

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