为什么科学家不能告诉你吃什么才能不生病？

为什么科学家无法告诉你吃什么才能不生病？听听Peter J. Turnbaugh的解释。

最近，一项关于食用红肉和加工肉类对健康有何影响的研究¹，再次开启了一个存在已久的争论，即我们需要预先掌握哪些证据，才能告诉老百姓什么食物不能吃。这方面我有非常切身的体会。我们实验室的研究发现，食用肉类会改变人类和小鼠的肠道微生物组；经常也有人问我，吃肉是不是“对肠道微生物不好”。

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我们的研究结果显示，食用肉类会促进细菌的生长，加剧小鼠模型的炎症性肠病，降低能代谢纤维的细菌水平²。不过，在肉类摄入方面，我们的人类和小鼠研究都存在时间较短、受到控制、条件极端的问题。这真的能反映摄入常规饮食的人类的情况吗？

以微生物组研究为基础，提出膳食建议，等于假设不同微生物群对健康的影响是有可能预测的，但其实这种预测距离真正实现还很远。即使是已经广泛深入研究了的机制，也会对人类健康产生目前尚不可知的影响。比方说，短链脂肪酸（SCFA）是细菌消化纤维的产物，对我们研究的细菌细胞和宿主细胞的多个组织和靶标都有影响。而且，所有短链脂肪酸不可一概而论，它们在碳水化合物和氨基酸发酵产物中的作用也未研究过，更不要说可以增强或抵消这些特定化合物影响的其它微生物代谢产物，种类繁多。因此，通过饮食增强短链脂肪酸，以预防代谢疾病和其他疾病的建议，纵然听起来很好，但这对微生物组的整体影响，以及它与宿主之间的复杂作用是很难预测的。

当前认知的另一个主要空白是，除了三大营养元素（脂肪、蛋白质和碳水化合物），我们的饮食对健康的作用会在多大程度上影响微生物组，或受到微生物组的调节。我们实验室的研究结果显示，生土豆对肠道微生物组的影响明显有别于熟土豆³。虽然烹饪对碳水化合物造成的改变，是产生这种差异的主要原因，但我们的数据还表明，植物的整体化学多样性也应被考虑在内。另有研究发现，肠道菌群可以让烹饪过程中产生的潜在有害化学物质失去活性⁴。这些结果表明，针对饮食与微生物组之间相互作用的研究，不仅需要考虑食物的组成，还要考虑食物的烹饪方式。

饮食和肠道微生物组的研究问题具有开放性，因此，更为重要的一点是，在我们不断深入了解微生物组作用机制的过程中，我们必须以可靠的方式，使用新出现的数据。

对于微生物组数据的使用，不妨从常规药物开发中借鉴两条明确策略：发现生物标志物和靶标导向型筛选。最早提出将肠道微生物作为生物标志物的，是以色列威兹曼科学院的Eran Segal，他的团队率先利用微生物组特征图谱和其他数据，预测餐后血糖水平。虽然在这种预测中加入微生物组数据的意义仍有争议，但这种方法存在一个普遍问题，那就是这些数据几乎不能提供涉及作用机制的任何信息。这会让推断因果关系、提出机制假说，以及在这些预测因素中加入日后有关宿主或微生物组的新发现，都变得困难。

另一种方法是选择特定的细菌靶标，作为饮食的调节对象。这种方法已被用于为营养不良儿童，做膳食搭配⁵。标准膳食的设计目标是，促进严重急性营养不良儿童体内较为缺乏的细菌生长。在对小鼠和猪体内的这些微生物进行大规模临床前表征后，研究人员开展了一项随机、双盲、对照喂养实验，以获得有关人类效果的临床前证据。这种靶标导向型的方法，显然比生物标志物发现更具优势，因为今后发现的与疾病密切相关的微生物组分的各种机制，都可以更好地用于设计治疗性饮食。

有关饮食和肠道微生物之间相互作用的研究越来越多。有必要思考一下，随着我们有关微生物之于营养的作用的认识不断深化，膳食推荐是否是运用这种认识的最好方式。调整我们摄入食物的种类或数量，看起来是种很不错的干预手段，因为它很简单；但是，限制性饮食可能难以长期保持，对于患有严重疾病的人来说，更是如此。将来，研究人员可能会将饮食作为人类和动物模型的一个平台，借此发现特定物种、基因或酶，作为常规小分子药物、生物制剂或细胞疗法的靶标。如果是这样，与其问“人们应该吃什么？”，或许应该问“如何才能设计出面向未来的基于微生物组的药物？”

1.Johnston, B. C. et al. Ann. Intern. Med. 171, 756–764 (2019).

2.David, L. A. et al. Nature 505, 559–563 (2014).

PubMed

3.Carmody, R. N. et al. Nature Microbiol. 4, 2052–2063 (2019).

4.Wolf, A. R. et al. Cell Host Microbe26, 463–477 (2019).

5.Gehrig, J. L. et al. Science 365, eaau4732 (2019).

原文以Diet should be a tool for researchers, not a treatment为标题发表在2020年1月29日的《自然》Outlook：The gut microbiome上

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Nature|doi:10.1038/d41586-020-00202-5

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