菌群多樣性
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關(guān)于菌群多樣性，小伙伴們常會問到：
菌群多樣性是如何形成的？
菌群多樣性越高越好嗎？
它與健康的關(guān)系如何？
該怎么去改善呢？
......
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本期推文就為大家統(tǒng)一解答這類問題。
本文要點
多樣性很重要，維持菌群穩(wěn)定和有效抵御致病菌入侵。
過多過少都不好，過低不穩(wěn)定，過高通常有病原菌或非共生菌。
除了遺傳、地理位置外，飲食和運動、生活方式還有藥物影響多樣性。
如何提高？
吃足量的多種纖維，富含多酚的果蔬，適量的堅果和發(fā)酵食物。益生菌和益生元補充也有利于多樣性提高。
還有就是多接觸大自然，尤其是嬰幼兒時期有助于兒童菌群多樣性的建立。
在了解前面問題之前。我們首先要明確，菌群多樣性是什么？
1
快速了解菌群多樣性
首先，我們知道腸道微生物群代表了一個不斷變化的生態(tài)系統(tǒng)。
為了便于理解，我們可以把腸道菌群比作一塊草地，健康的腸道菌群包含多種菌群，它們之間相對平衡，就好比一塊生長完好的草地，生長各種類型的草，整體和諧 ↓↓
一旦遇到疾病，藥物等干擾之后，一些菌群被殺死，也就是說少了很多種類型的草，這塊“草地”會逐漸變禿，甚至部分淪為荒漠 ↓↓
之后如果不加任何看管，沒有很好得到恢復(fù)的話，部分菌群可能會野蠻生長，破壞了原有的平衡 ↓↓
以上，我們可以看到關(guān)于多樣性的幾個特點。
一個是種類：
成年人群中腸道菌群的種類參考范圍在100~2000種，種類數(shù)量越多多樣性越高。類比圖1那樣。
一個是均勻性：
即各個菌種的含量豐度較為均一，如果出現(xiàn)單一菌種占據(jù)絕大部分的情況，類比以上圖3，那么多樣性也不理想。
腸道菌群多樣性表現(xiàn)在：
微生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，以及面對外界致病菌等入侵的抵御能力。
2
菌群多樣性是怎么形成的？
這要追溯到生命早期。
在胎兒發(fā)育和嬰兒期，菌群多樣性通常很低。
由于在生命的早期階段，腸道含有氧氣，此時腸道內(nèi)的微生物大多是耐氧的。
隨著不斷發(fā)育，這些菌群開始逐漸被厭氧菌取代。腸道菌群的這種進化是迅速的。
出生后第一周
研究表明，嬰兒在出生后第一周，腸道內(nèi)發(fā)現(xiàn)的病毒序列有56%，在第二周后就不存在了。
三個月
這種多樣性在生命的前3個月繼續(xù)迅速擴大，其中約95%的微生物隨著時間的推移而保存下來。
一歲
嬰兒的微生物群組成具有特征豐富的Akkermansia muciniphila、擬桿菌屬、韋榮氏菌屬、球狀梭菌屬和肉毒梭菌屬等。腸道微生物多樣性延遲與過敏、哮喘和營養(yǎng)不良有關(guān)。
2.5歲
腸道菌群變得穩(wěn)定，微生物群落多樣性隨著年齡的增長而增加，直到它成為一個穩(wěn)定的成年微生物群，主要由三個細(xì)菌門組成：
厚壁菌門
（Lachnospiraceae和ruminococaceae）
擬桿菌門
（擬桿菌科、Prevotellaceae和Rikenellaceae）
放線菌門
（雙歧桿菌科和Coriobacteriaceae）
從出生到2.5歲的微生物群發(fā)育期可能非常關(guān)鍵，嬰兒早期腸道微生物群的破壞可能會嚴(yán)重影響人類健康。
三歲
大約三歲時，兒童腸道微生物群的組成和多樣性與成人最為相似。
在個體的整個生命過程中，它繼續(xù)以更穩(wěn)定、更慢的速度進化。
7-12歲
研究還發(fā)現(xiàn)，青春期之前兒童，腸道微生物群富含可能參與持續(xù)發(fā)育功能的菌群，如葉酸和維生素B12的合成方面也很豐富。
11-18歲
青少年微生物群，梭狀芽胞桿菌屬、雙歧桿菌屬的豐度顯著高于成人。
成年人
健康成人腸道菌群以厚壁菌門和擬桿菌門為主，也包括較小比例的Verrucomicrobia、放線菌門(Actinobacteria)、變形菌門(Proteobacteria)。
老年人（>?65歲）
一般來說，老年微生物群的特點是微生物多樣性下降，機會性病原體增多，雙歧桿菌和擬桿菌顯著減少，兼性厭氧菌、梭桿菌門、梭狀芽胞桿菌和真細(xì)菌Eubacteria增加，產(chǎn)生短鏈脂肪酸菌群減少。衰老顯著影響老年人微生物群的組成和功能。
是不是所有老人的腸道菌群多樣性都會降低？
不是，長壽老人的腸道菌群多樣性水平高。
研究人員檢測了一群健康的長壽老人的腸道微生物組，來自中國四川都江堰市的長壽老人，包括“90-99歲”和“≥100歲”兩個年齡段。
他們發(fā)現(xiàn)長壽人群的腸道菌群比年輕成年人的腸道菌群更多樣化，這與傳統(tǒng)觀點相矛盾。
Kong F, et al., Gut Microbes, 2018
他們還發(fā)現(xiàn)了產(chǎn)短鏈脂肪酸菌在長壽老人中開始增加，例如梭狀芽胞桿菌XIVa。
國內(nèi)外研究結(jié)果一致
為了驗證他們的發(fā)現(xiàn)，他們分析了來自一個意大利小組的獨立數(shù)據(jù)集。
Kong F, et al., Gut Microbes, 2018
出現(xiàn)一致的結(jié)果：長壽的意大利人也比年輕的人群的腸道菌群多樣化水平更高 。
慶幸的是，谷禾腸道菌群數(shù)據(jù)庫中也有比較長壽的老人腸道菌群數(shù)據(jù)。
我們抽取其中一例相對較為健康的長壽老人的數(shù)據(jù)：
編號：083*****97 ，98歲（谷禾腸道菌群數(shù)據(jù)庫）
可以看到腸道菌群多樣性水平也是明顯增高，與文獻報道相符。大部分指標(biāo)都處于正常水平。
那么，菌群多樣性是不是僅隨年齡的變化而變化呢？
不是的，我們會發(fā)現(xiàn)同一年齡層人群的多樣性還是有差別的。也就是說除了年齡這個因素之外，腸道菌群變化與某些其他因素也存在關(guān)聯(lián)。
下一章節(jié)我們逐一展開了解一下其他相關(guān)因素。
3
菌群多樣性由哪些因素決定？
前一章節(jié)，我們發(fā)現(xiàn)年齡會影響菌群多樣性變化，其他也可能是由遺傳、飲食習(xí)慣、生活方式、生理變化、地理位置、藥物等因素共同決定的。
遺傳（雙胞胎菌群特征相似）
研究發(fā)現(xiàn)，分開生活多年的同卵雙胞胎在微生物特征上表現(xiàn)出高度的相似性，而生活在相同環(huán)境和飲食習(xí)慣相似的配偶則沒有。
厚壁菌門、放線菌門、Tenericutes、Euryarchaeota的遺傳性更強，而擬桿菌門的遺傳性很低。
以上這些發(fā)現(xiàn)有力地證明，遺傳因素在塑造腸道微生物群方面提供了強大的力量。
其他也有研究證實了豬、人和小鼠之間的遺傳分類群和候選基因的功能類別的高度相似性，這表明宿主基因?qū)Σ溉閯游锬c道微生物群的影響機制相似。
地理位置（一方水土養(yǎng)一方人）
腸道菌群中每一個門的比例隨著地理位置的變化而變化。這些可能是受到各種不同生活方式有關(guān)的大氣、基因、飲食或其他因素影響。
在非洲農(nóng)村布吉納法索村的兒童（高纖維飲食，脂肪和動物蛋白含量低），馬拉維和委內(nèi)瑞拉的兒童和成人中富含普雷沃特菌，他們吃的主要是玉米、木薯和其他植物源性多糖。
研究表明，普氏桿菌與碳水化合物和單糖有關(guān)（在農(nóng)業(yè)社會普遍存在）。
在西方國家，擬桿菌門與厚壁菌門的比例更高。
擬桿菌與長期飲食中，富含動物蛋白、幾種氨基酸和飽和脂肪有關(guān)（在美國和歐洲普遍存在）；
西方國家，腸道菌群多樣性的普遍減少，引發(fā)了人們的思考，更廣泛人群中重要共生菌該如何維持？全球飲食趨勢是否會導(dǎo)致有益菌群永久消失？
在發(fā)展中國家保持個體菌群（特別是在農(nóng)業(yè)文化中），可能有助于保存人類微生物群中潛在的重要組成部分。
此外，特殊環(huán)境，如醫(yī)院的ICU病房、更衣室等消毒嚴(yán)格的地方，也可能導(dǎo)致環(huán)境菌群多樣性下降。
飲食 （調(diào)節(jié)菌群怎么離得開吃？）
都知道飲食對腸道微生物群的調(diào)節(jié)起著至關(guān)重要的作用，這其中可能起到有益的作用，也可能是有害的。
嬰兒
為什么要把嬰兒單獨拎出來講呢？因為對他們來說，人生重要事兒就是吃吃睡睡，那么吃就占了很重要的一塊。飲食可以說是塑造腸道菌群的關(guān)鍵驅(qū)動力。
嬰兒早期，腸道微生物群富含與母乳中低聚糖消化有關(guān)的基因，后來，隨著其他輔食的引入，富含與多糖和維生素代謝相關(guān)的基因。
母乳喂養(yǎng)的嬰兒表現(xiàn)出放線菌的過度生長以及厚壁菌和變形菌的抑制。母乳中含有可被這些細(xì)菌有效代謝的低聚糖，導(dǎo)致短鏈脂肪酸增加，從而使免疫系統(tǒng)增加免疫球蛋白G的表達。
配方奶粉喂養(yǎng)的嬰兒表現(xiàn)出梭菌、鏈球菌、擬桿菌和腸桿菌的增加。嬰兒期后，腸道微生物群繼續(xù)發(fā)展，飲食成為組織腸道微生物群結(jié)構(gòu)、形狀和多樣性的主要關(guān)鍵。
成年人
日常強調(diào)的水果和蔬菜，在決定α多樣性方面發(fā)揮了最重要的作用。研究發(fā)現(xiàn)α多樣性或微生物豐富度與長期水果和蔬菜攝入呈正相關(guān)（p<0.05）。
膳食纖維的攝入對于保持腸道粘膜屏障功能的完整性至關(guān)重要。高纖維飲食可以改善2型糖尿病患者的血糖控制和促進更健康的代謝狀況。
素食與健康、腸道菌群多樣性的變化以及厚壁菌和擬桿菌的優(yōu)勢有關(guān)。
高蛋白質(zhì)和高脂肪的飲食與大量耐膽汁的菌群有關(guān)，如擬桿菌、嗜膽汁菌和厚壁菌，以及對厚壁菌的抑制。不過需要注意的是，這種飲食習(xí)慣，可能會導(dǎo)致免疫力降低、感染易感性增加和代謝性疾病的發(fā)展。因此，減肥人士也需謹(jǐn)慎。
具體如何選擇可見后面章節(jié)。
季節(jié) （果蔬也有屬于它們的生長季節(jié)）
食物供應(yīng)的季節(jié)性變化的影響菌群多樣性。
首先，初步研究將坦桑尼亞的哈扎狩獵采集人與城市化人進行了比較，結(jié)果與意大利城市居民相比，哈扎人的飲食富含復(fù)雜的多糖，并表現(xiàn)出更高水平的微生物多樣性，表現(xiàn)為擬桿菌的比例較高。
后續(xù)宏基因組分析顯示碳水化合物活性酶的富集，這與覓食、富含多糖的飲食一致。腸道微生物組保留的代謝復(fù)雜碳水化合物和蛋白質(zhì)的功能潛力，可能是由于食物供應(yīng)的季節(jié)性變化。
哈扎人腸道菌群在組成上，經(jīng)歷了與濕季和旱季同時發(fā)生的季節(jié)性循環(huán)，其中 Prevotellaceae 、 Spirochaetaceae 是 2 個最具季節(jié)性變化的菌群。Prevotellaceae 的比例在雨季下降，這與宏基因組中存在的碳水化合物活性酶顯著減少有關(guān)，特別是植物碳水化合物。
另一項研究針對北達科他州的社區(qū)哈特派人群，他們的夏季飲食富含高纖維的新鮮水果和蔬菜。與冬季相比，北達科他州的夏季腸道微生物群與擬桿菌門的豐度顯著增加相關(guān)，而放線菌和厚壁菌門的豐度相應(yīng)減少。
當(dāng)然，在城市化人群中并沒有這種現(xiàn)象。
總的來說，研究城市化程度、地理位置和特定食物供應(yīng)的全球飲食模式，有助于在宏觀層面上形成全球腸道微生物群的巨大異質(zhì)性。
生活方式 （除了吃還有什么能改變菌群？動?。?/span>
運動鍛煉
在人類研究中，運動增加了腸道菌群的多樣性，與蛋白質(zhì)攝入量和肌酸激酶水平呈正相關(guān)。
與非運動員相比，運動員的擬桿菌水平較低，厚壁菌數(shù)量較多。
對運動產(chǎn)生反應(yīng)的細(xì)菌種類包括乳酸桿菌、雙歧桿菌和阿克曼菌，而其他種類則有所減少，如變形桿菌、Turicibacter、Rikenellaceae.
此外，在運動的反應(yīng)中，產(chǎn)短鏈脂肪酸菌（尤其產(chǎn)丁酸菌），如梭菌Clostridiales、羅斯氏菌Roseburia、毛螺菌科Lachnospiraceae、Erysipelotrichaceae增加，并在調(diào)節(jié)運動對宿主腸道菌群的影響中發(fā)揮重要作用。
運動增強豐富菌群的機制是什么？
涉及內(nèi)部和外部因素。
【內(nèi)】對耐力訓(xùn)練的內(nèi)在適應(yīng)，如血流量減少、組織缺氧和轉(zhuǎn)運增加，會導(dǎo)致胃腸道的變化。
【外】運動型個體暴露于他們的環(huán)境生物圈中，遵循整體健康的生活方式，促進更豐富的微生物群。
與對照組相比，運動員表現(xiàn)出較低的炎癥和改善的代謝標(biāo)志物，并且運動與較低的慢性炎癥導(dǎo)致的發(fā)病率降低有關(guān)。
有研究人員提出，運動可以作為一種治療支持，可用于治療與失調(diào)相關(guān)的疾病，如肥胖和其他一些胃腸道疾病。
關(guān)于運動詳見：運動如何影響腸道微生物群，如何正確運動
吸煙
在戒煙的健康個體的糞便微生物群中也觀察到顯著的變化，包括厚壁菌門和放線菌門相對豐度的增加，擬桿菌門和變形菌門的減少。
研究證實，吸煙者和非吸煙者的口腔菌群存在顯著差異。特別是在吸煙者的口腔中，卟啉單胞菌和奈瑟菌的繁殖增加，Gemella減少。
藥物
抗生素的使用是一把雙刃劍：它摧毀致病菌的同時，可能也傷害了有益菌，導(dǎo)致腸道微生物群失調(diào)，多樣性大幅下降，并且需要一段時間才能恢復(fù)。
廣譜抗生素導(dǎo)致厚壁菌門和擬桿菌門之間的不平衡。在治療過程中，菌群整體多樣性降低，這些細(xì)菌的豐度也降低。
微生物組組成的改變?nèi)Q于抗生素類別、劑量、暴露時間、藥理作用和目標(biāo)細(xì)菌等。例如，連續(xù)兩年服用克林霉素會導(dǎo)致腸道微生物群發(fā)生變化，而擬桿菌種類不會恢復(fù)。
在幽門螺桿菌治療中使用克拉霉素會導(dǎo)致放線菌數(shù)量減少，而環(huán)丙沙星會導(dǎo)致治療半年后仍未恢復(fù)的瘤胃球菌數(shù)量減少。
研究表明，氨芐青霉素、萬古霉素、甲硝唑和新霉素具有長期的負(fù)面影響，可引起腸道菌群多樣性的不可逆變化，從而增加宿主疾病的風(fēng)險。
關(guān)于抗生素對菌群的影響詳見：
其他藥物也會降低菌群多樣性，如治療胃潰瘍和反酸的質(zhì)子泵類藥物也會導(dǎo)致菌群多樣性降低。
以上是常見的菌群多樣性的決定因素，那么菌群多樣性是如何對身體產(chǎn)生影響的？下一章節(jié)我們探討這部分內(nèi)容。
4
菌群多樣性與健康的關(guān)系？
微生物組的多樣性和平衡在人類健康中發(fā)揮著重要作用。
消化系統(tǒng)疾病
以IBD為例。
在 IBD 患者中，腸道菌群的多樣性減少，這主要是由于厚壁菌門的多樣性減少。在厚壁菌中，梭菌減少，尤其是普拉梭菌，普拉梭菌是產(chǎn)丁酸鹽的菌群之一。這些菌群少了，產(chǎn)出來的丁酸鹽就少，丁酸有什么用呢？
它能對腸道防御機制具有多階段調(diào)節(jié)作用，包括通過促進腸上皮中的緊密連接蛋白保護腸粘膜屏障，支持先天性和適應(yīng)性免疫反應(yīng)，刺激成熟的結(jié)腸細(xì)胞，抑制未分化的惡性細(xì)胞和干細(xì)胞，通過降低環(huán)氧合酶-2（COX-2）水平抑制氧化應(yīng)激，并通過誘導(dǎo)過氧化氫酶，改善過氧化氫（H2O2）的解毒作用。
丁酸也能刺激芳香烴受體（AhR）、GPR41和GPR109A受體，并抑制不同細(xì)胞類型的HDAC，從而穩(wěn)定腸道屏障功能并減少炎癥過程。
丁酸少了，腸道屏障可能受損，炎癥反應(yīng)增加，就會出現(xiàn)IBD等腸道疾病。
在克羅恩病（CD）、腸易激綜合征（IBS）等消化系統(tǒng)疾病中，無論是否伴有腹瀉和結(jié)直腸癌，都會持續(xù)觀察到多樣性降低。
乳糜瀉患者的十二指腸相關(guān)微生物群多樣性也不太理想。
艱難梭菌結(jié)腸炎復(fù)發(fā)的危險因素之一就是多樣性降低。
擴展閱讀：
神經(jīng)系統(tǒng)疾病
目前越來越多的研究表明，在抑郁癥、帕金森病 、阿爾茨海默病等神經(jīng)系統(tǒng)疾病中，腸道菌群多樣性減少。
抑郁癥、帕金森病和AD患者腸道菌群的變化
MU Xin et al., Chinese Pharmacological Bulletin 2019
擴展閱讀：腸道微生物組在人類神經(jīng)系統(tǒng)疾病中的作用
癌癥
以乳腺癌為例。
乳腺癌患者多樣性減少。一項基于人群的病例對照試驗研究中，調(diào)查了絕經(jīng)后婦女的糞便微生物群與乳腺癌之間的關(guān)系。發(fā)現(xiàn)與對照組患者相比，病例患者的微生物群組成顯著改變（β-多樣性，P = 0.006）和較低的α-多樣性（P = 0.004）。
腸道菌群失調(diào)可誘發(fā)慢性炎癥，因此有可能影響乳腺癌的發(fā)展。
代謝類疾病
肥胖
一般來說，肥胖個體的微生物多樣性低于瘦的個體。飲食干預(yù)可以改善微生物的豐富度和相關(guān)的臨床表型，例如改善代謝和炎癥狀態(tài)。
糖尿病
1 型糖尿病患者的腸道微生物群，高水平的擬桿菌，大量產(chǎn)生乳酸和丁酸的細(xì)菌以及細(xì)菌功能多樣性降低。
2型糖尿病前期，菌群多樣性就已經(jīng)存在下降趨勢。
兒童發(fā)育
對來自孟加拉國的營養(yǎng)不良兒童和營養(yǎng)良好的健康兒童的腸道微生物群進行了橫向比較研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，營養(yǎng)不良兒童微生物群的多樣性顯著降低。
擴展閱讀：生命早期營養(yǎng)不良和微生物群影響大腦發(fā)育和行為
心腦血管疾病
高血壓個體的腸道微生物多樣性減少，厚壁菌門/擬桿菌門比率增加。
免疫系統(tǒng)疾病
以過敏為例。
在出生第一年甚至更早的時候，飲食多樣性可能對預(yù)防過敏產(chǎn)生積極影響。早期接觸多種食物抗原可能會促進免疫耐受的發(fā)展。
睡眠
人類腸道微生物群可以通過腦-腸道微生物群軸影響健康。
一項研究使用活動描記術(shù)量化睡眠測量，并結(jié)合腸道菌群采樣，以確定腸道菌群與各種睡眠生理測量之間的相關(guān)性。測量了免疫系統(tǒng)生物標(biāo)記物，并進行了神經(jīng)行為評估，因為這些變量可能會改變睡眠和腸道菌群組成之間的關(guān)系。
總微生物組多樣性與睡眠效率、總睡眠時間的增加呈正相關(guān)，睡眠越好，腸道菌群多樣性越豐富，與睡眠開始后的覺醒呈負(fù)相關(guān)。
總微生物組多樣性與IL-6之間存在正相關(guān)。微生物組分分析顯示，擬桿菌和厚壁菌門內(nèi)的豐富性與睡眠效率、IL-6濃度和抽象思維呈正相關(guān)。研究人員也發(fā)現(xiàn)了幾個分類群（Lachnospiraceae, Corynebacterium, Blautia）與睡眠指標(biāo)呈負(fù)相關(guān)。
腸道菌群多樣性高有助于減輕壓力，改善睡眠。
擴展閱讀：
以上是菌群多樣性與疾病的關(guān)聯(lián)，了解這些我們可以有針對性地去改善菌群多樣性。
5
菌群多樣性越高越健康嗎？
我們在實際檢測中會發(fā)現(xiàn)有這樣一種情況：
多樣性指標(biāo)雖然很高，但是整體看起來健康總分并不理想。甚至還有很多慢性疾病風(fēng)險，這是為什么呢？
這種情況可能是核心菌群豐度不夠，核心菌群在代謝、免疫等方面都發(fā)揮重要作用，一旦核心菌群豐度下降，則可能造成外源物質(zhì)侵入。感染、旅行等可能會出現(xiàn)這種情況。
如果發(fā)現(xiàn)腸道菌群檢測報告中多樣性很低，該如何判別具體情況，這要看以下幾種情況：
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總的來說，在一定范圍內(nèi)，更高的多樣性通常代表飲食更加豐富多樣，同時也意味著更健康的身體狀況。
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一個健康、有彈性的腸道微生物群依賴于高豐富性和生物多樣性，也就是說，當(dāng)你的腸道菌群多樣性相對較高時，會更強大、更穩(wěn)定。
就好比你擁有一支隊伍，有很多不同類型的、不同專長的人可供你使用時，整體的能力就會很強大。
前面我們已經(jīng)知道，菌群多樣性的各種決定因素，例如，飲食、年齡、遺傳、環(huán)境等。
多樣性低不代表一定有疾病，但是更容易受到飲食，環(huán)境或疾病的影響，包括更易發(fā)生水土不服或更容易因飲食不潔導(dǎo)致腹瀉等。菌群多樣性低可能是腸道菌群不健康不穩(wěn)定的一種表現(xiàn)形式。
當(dāng)然，也不能過度追求菌群多樣性高。
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如何實現(xiàn)最佳的菌群多樣性？
隨著對飲食-微生物組-健康軸的理解逐漸加深，最近創(chuàng)造了個詞叫“食品藥學(xué)”，即“食品作為藥物”的概念逐漸得到推廣，基于個體微生物組特征的“食物療法”的個性化得到越來越多的關(guān)注。
飲食干預(yù)引起的改變可能在幾周甚至幾天就會發(fā)生。對調(diào)節(jié)腸道菌群而言，飲食調(diào)節(jié)是一個非常重要且純天然的方式。那到底該吃什么？如何吃？
我們可以從食物種類，飲食結(jié)構(gòu)，飲食質(zhì)量等多個角度去優(yōu)化日常飲食，從而調(diào)節(jié)菌群。
? 食物種類：
吃足量的不同類型的纖維
膳食纖維是飲食中的重要組成部分，分為不溶性（抗發(fā)酵）或可溶性（可被腸道微生物群代謝），例如益生元纖維菊粉，在結(jié)腸中它被腸道微生物群發(fā)酵成短鏈脂肪酸：乙酸鹽、丁酸鹽、和丙酸鹽。
食用膳食纖維時，各種菌群可以利用這些膳食纖維作為基質(zhì)，擴大其種群，從而增加微生物組的總體多樣性。
許多住在結(jié)腸和盲腸內(nèi)的厭氧細(xì)菌，依賴于復(fù)雜碳水化合物的代謝來產(chǎn)生短鏈脂肪酸，短鏈脂肪酸是腸粘膜的重要能量來源，在宿主代謝、免疫功能和細(xì)胞增殖中發(fā)揮關(guān)鍵作用。
丁酸鹽是腸道中一種豐富的短鏈脂肪酸，在結(jié)腸癌中起著復(fù)雜的作用，如最近的兩項臨床前研究所示，丁酸鹽似乎是濃度和環(huán)境依賴性的。丁酸鹽可以抑制腫瘤的發(fā)生，因為丁酸鹽受體Grp109a缺乏的小鼠增加了炎癥刺激或APC突變促進的腫瘤發(fā)生，并且通過Grp109a的信號傳導(dǎo)抑制了這些刺激誘導(dǎo)的腫瘤發(fā)生。
? 富含膳食纖維的食物在哪里？
膳食纖維可以在各種水果、蔬菜、堅果、種子、豆類和谷類中找到。
吃洗過的生水果和蔬菜，這些水果和蔬菜含有環(huán)境微生物（如果難以消化生蔬菜，可以榨汁），包括益生元，以促進多樣化的微生物群，不要只吃某一種蔬菜或水果。
? 足量的膳食纖維該吃多少？
推薦的纖維攝入量（充足攝入 克/天）
? 具體哪些水果蔬菜中的富含膳食纖維？
各類水果蔬菜中每標(biāo)準(zhǔn)份量膳食纖維的含量及熱量
數(shù)據(jù)來源：U.S. Department of Agriculture, Agricultural Research Service. FoodData Central
吃富含多酚的果蔬
同時，水果蔬菜里面一般富含多酚，多酚可以塑造腸道細(xì)菌的組成。
Vemana Gowd, et al.,Trends in Food Science & Technology, 2019
白藜蘆醇
食用白藜蘆醇可減輕結(jié)腸炎小鼠模型中的炎癥狀態(tài)并恢復(fù)微生物群多樣性。
新的證據(jù)表明，紅酒中的白藜蘆醇能通過支持短鏈脂肪酸的產(chǎn)生來預(yù)防阿爾茨海默病 (AD)，短鏈脂肪酸會干擾有毒的 β-淀粉樣蛋白聚集體形成。在AD背景下，白藜蘆醇的消耗與較高比例的有益菌有關(guān)，例如 F. prausnitzii、Akkermansia 物種和具有腦抗炎特性的產(chǎn)丁酸鹽細(xì)菌。
姜黃素
姜黃素能夠部分逆轉(zhuǎn)多樣性的變化 腸道微生物群，增加 F/B 比并降低 Anaerotruncus 和 Helicobacter 屬的豐度。
已證明，姜黃素治療降低了在癌癥患者中發(fā)現(xiàn)的與癌癥相關(guān)的菌群豐度（例如普氏菌屬、冠狀桿菌屬和瘤胃球菌屬）。
富含多酚的食物包括：
此外，飲食中添加全麥大麥、糙米或這兩種的混合物會增加菌群多樣性。
適量吃發(fā)酵食品（含有活的益生菌）
發(fā)酵食品是益生菌的另一個重要來源。
2021 年 7 月的《細(xì)胞》雜志上，健康成年人被分為兩組，21人食用水果、全谷物、豆類、蔬菜、堅果和種子等高纖維食品，18人食用發(fā)酵食品。
在試驗前的三周、指定飲食后的10周內(nèi)，以及研究結(jié)束后的四周內(nèi)，當(dāng)參與者想吃什么就吃什么時，從受試者身上收集糞便樣本。還采集了血液樣本以測量炎癥和免疫功能。
結(jié)果發(fā)現(xiàn)食用發(fā)酵食品的人，除了增加腸道微生物群的多樣性外，同時對四種免疫細(xì)胞的激活程度較低，包括IL-6在內(nèi)的幾種炎癥蛋白水平也降低。
然而，在大多數(shù)情況下，發(fā)酵食品對我們腸道微生物群的改變是暫時的，因此，持續(xù)攝入發(fā)酵食品更有利于對于維持高水平的有益菌。
? 發(fā)酵食物有哪些？
酒精飲料，如黃酒、果酒、啤酒等；
乳制品，如酸奶、干酪等；
豆制品，如豆腐乳、豆豉、納豆等；
發(fā)酵蔬菜，如泡菜、酸菜等；
調(diào)味品，如醋、黃醬、醬油
適量吃堅果類
堅果（尤其是核桃）對健康有益，食用堅果可以降低血脂水平。核桃如何改變菌群？
在一項隨機對照試驗（交叉設(shè)計）中，96名健康參與者接受了為期8周的富含核桃的飲食，然后改用無堅果飲食。第二組98名參與者按相反順序遵循飲食模式，收集糞便樣本做16S rRNA測序分析。
在α多樣性方面沒有發(fā)現(xiàn)差異，但在β多樣性方面，觀察到核桃和對照組的明顯聚集，也就是說，他們的菌群發(fā)生明顯變化。
與對照飲食相比，核桃飲食僅解釋了觀察到的差異的5%左右。在核桃組，與對照組相比，瘤胃球菌Ruminococcaceae和雙歧桿菌的豐度顯著增加，同時梭狀芽孢桿菌屬簇XIVa物種的數(shù)量減少。
因此，攝入核桃可能會促進腸道微生物群向潛在的益生菌和產(chǎn)短鏈脂肪酸菌群的組成轉(zhuǎn)變。核桃含有豐富的多酚和n-3 脂肪酸，這兩種脂肪酸都具有益生元特性。
以上是各類食物對菌群多樣性的影響。那么這些食物如何搭配在一起可以對菌群產(chǎn)生更好的影響？
這就涉及到日常飲食結(jié)構(gòu)。
地中海飲食—— 相對健康的飲食結(jié)構(gòu)
以現(xiàn)代地中海飲食金字塔為代表的高品質(zhì)飲食，包括大量食用水果和蔬菜、豆類、堅果和全麥，適量橄欖油、魚、家禽和酒，盡可能少吃紅肉、糖果和加工肉類等食品。
堅持地中海飲食與降低疾病風(fēng)險和改變微生物多樣性有關(guān)。
地中海飲食評分與擬桿菌、普氏桿菌豐度較高呈正相關(guān)，與雙歧桿菌/大腸桿菌的比例、糞便丙酸鹽和丁酸鹽濃度較高呈正相關(guān)。
地中海飲食中存在的典型食物成分與腸道微生物群中特定菌株的存在相關(guān)。
例如，全谷物與雙歧桿菌、糞桿菌、 Tenericutes、Dorea的存在有關(guān)。橄欖油和紅酒的食用量與Faecalibacterium的存在有關(guān)，蔬菜的食用量與Rikenellaceae, Dorea, Alistipes Ruminococcus存在有關(guān)，豆類與Coprococcus的存在有關(guān)。同一作者還觀察到飲食中的多酚含量（通常在地中海飲食中較高）與特定梭菌（XIVa）和糞桿菌簇的存在之間存在相關(guān)性，這些梭菌簇能夠合成丁酸，可能具有抗炎作用（如Akkermansia，也更多地與地中海飲食相關(guān)）。
doi: 10.3390/nu13010007
地中海飲食它沒有指定份量大小或具體數(shù)量。由每個人根據(jù)自身情況設(shè)定每餐吃多少，大致比例參考以上金字塔。
目前認(rèn)為的健康的飲食結(jié)構(gòu)越來越偏向于，強調(diào)植物性食物和少吃紅肉的飲食。
在地中海飲食結(jié)構(gòu)中，我們可以看到，這類飲食結(jié)構(gòu)的特點是：水果、蔬菜、高纖維食物類占比較多。
大多數(shù)研究表明，以植物為基礎(chǔ)的飲食可以促進微生物的多樣性。與雜食動物相比，純素食者和素食者菌群具有顯著更高的 α 多樣性，也就是豐富度。
健康的植物性食物會影響腸道微生物的多樣性和組成，包括產(chǎn)丁酸菌的富集，例如：
Roseburia hominis
Agathobaculum butyriciproducens
普氏糞桿菌Faecalibacterium prausnitzii
厭氧菌Anaerostipes hadrus
一些研究表明，高纖維飲食可以降低體重增加的風(fēng)險。高纖維飲食隨后有助于形成高度多樣的微生物群。
高纖維飲食的攝入會降低飲食的能量密度，從而導(dǎo)致體內(nèi)的短鏈脂肪酸促進體內(nèi)更高水平的糖異生。這會導(dǎo)致腸促胰島素的形成，從而使人更快、更長時間地?fù)碛酗柛垢?/strong>。
地中海飲食與腸道菌群生長之間的相關(guān)性
doi: 10.3390/nu13010007
此外，我們看到，地中海飲食結(jié)構(gòu)中紅肉類，加工肉類等是需要少吃，那么脂肪是否足夠？能不能滿足人體需求？
不必?fù)?dān)心，地中海飲食中含有大量植物脂肪，這些脂肪來自橄欖油（主要是特級初榨橄欖油）和堅果，它們屬于高脂肪能量密集型。
★ 地中海飲食中含有優(yōu)質(zhì)脂肪
榛子、 杏仁、夏威夷果、開心果、腰果等，都是單不飽和脂肪酸的重要來源。此外，核桃、碧根果和夏威夷果還富含植物性ω-3脂肪酸。核桃中的ω-3脂肪酸與ω-6脂肪酸的比例極好。
研究表明這些脂肪源與健康代謝狀況直接相關(guān)，對改善大腦健康、消減炎癥、降低各種原因的死亡風(fēng)險和預(yù)防心臟病等有明顯的作用，主要歸因于它們的特定脂肪成分和生物活性分子含量。
ω-3脂肪酸，在腸道微生物群中的作用，可以調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)，改善結(jié)腸炎時的上皮屏障。
注：炎癥反應(yīng)是幾種慢性非傳染性退行性疾病的基礎(chǔ)，如動脈粥樣硬化、癌癥、神經(jīng)退行性疾病、慢性腎功能衰竭、糖尿病、男性肥胖、繼發(fā)性性腺功能減退等。
地中海飲食中，除了堅果之外，魚類、海鮮等食物都富含ω-3脂肪酸。顯然優(yōu)質(zhì)的脂肪更有利于健康。
除了以上脂肪之外，地中海飲食中強調(diào)，“魚和海鮮、雞蛋、家禽類和高脂奶制品的攝入量每周幾次；紅肉每月只吃幾次”，那么，蛋白質(zhì)的量是否足夠滿足人體需求？
我們來看看地中海飲食中，蛋白質(zhì)對菌群的影響。需要考慮多方面，比如蛋白質(zhì)的數(shù)量、質(zhì)量、加工方式和來源。
★ 高蛋白飲食可能不利于健康，地中海飲食中蛋白比例更合適
研究表明，與正常蛋白質(zhì)飲食（20% 蛋白質(zhì)，56% 碳水化合物）相比，喂給 Wistar 大鼠的高蛋白飲食（45% 蛋白質(zhì)，30% 碳水化合物）對結(jié)腸微生物群有不利影響。
在高蛋白飲食中，鏈球菌、大腸桿菌/志賀菌和腸球菌分別增加了5.36倍、54.9倍和31.3倍，其豐度與與疾病發(fā)病相關(guān)的基因和代謝物（包括代謝物尸體）呈正相關(guān)，它來源于賴氨酸的脫羧作用，大量使用已被證明會引起氧化應(yīng)激和DNA損傷。
有益菌在高蛋白飲食中大量減少，包括丁酸生產(chǎn)菌F.prausnitzii（減少3.5倍）、瘤胃球菌（減少8.04倍）和Akkermansia（在高蛋白飲食組中未檢測到）。
慢性腎病下，長期低蛋白飲食更有利于改善健康。
研究表明，六個月的低蛋白飲食（0.6 g/kg/天）可以降低非透析慢性腎病患者的血清尿毒癥毒素水平，包括對甲酚硫酸鹽。低蛋白飲食也與腎功能改善、總膽固醇和低密度脂蛋白膽固醇降低有關(guān)。
★ 植物來源的蛋白比動物來源蛋白可能更有利于菌群和健康
在喂食大豆、豬肉、牛肉、雞肉、魚類和酪蛋白（后者作為對照）的大鼠中進行了為期14天的喂食試驗，結(jié)果顯示，到第2天，尤其是紅肉（豬肉和牛肉）和白肉（魚和雞肉）之間的變化。主成分分析顯示，在第7天和第14天有不同的微生物群，因此大豆蛋白組與肉類和對照組分開，也就說菌群特征顯著變化。
在另一項類似的研究中，與喂食白肉、紅肉或酪蛋白的大鼠相比，大豆蛋白與大鼠糞便短鏈脂肪酸增加有關(guān)。大豆組中擬桿菌和普氏桿菌的相對豐度也較高，它們是丙酸鹽和其他短鏈脂肪酸的主要生產(chǎn)者。
另外研究發(fā)現(xiàn)，與接受牛奶分離蛋白的倉鼠相比，大豆喂養(yǎng)的倉鼠的血脂顯著降低，至少部分原因是大豆蛋白引起的腸道微生物群變化。在高脂飲食制度下，大豆分離蛋白減少了高脂飲食誘導(dǎo)的小鼠體重增加和脂肪組織質(zhì)量積累，并減輕了肝臟脂肪變性，而乳蛋白沒有觀察到這種情況。
蕎麥蛋白抑制大腸桿菌的生長，促進乳酸桿菌、腸球菌和雙歧桿菌的生長，后者與血脂密切相關(guān)。蕎麥喂養(yǎng)的小鼠糞便中總膽汁酸和短鏈脂肪酸的排泄量顯著增加。
綠豆蛋白在降低高脂飲食誘導(dǎo)的小鼠體重增加方面也優(yōu)于酪蛋白。綠豆蛋白導(dǎo)致GLP-1分泌增加，盲腸和糞便膽汁酸池增加，次級和初級膽汁酸比率顯著升高；在無菌小鼠中被消除的效應(yīng)。就腸道微生物群而言，食用綠豆作為高脂肪飲食的一部分，導(dǎo)致了瘤胃菌科的擴張，并導(dǎo)致擬桿菌門分類群的增加和厚壁菌門豐度的減少。
乳清蛋白提取物和豌豆蛋白已被證明可以增加多樣性、雙歧桿菌和乳酸桿菌，其中，乳清蛋白提取物減少擬桿菌和梭菌。
以上這些研究清楚地表明，植物源性蛋白質(zhì)在促進有益微生物群方面優(yōu)于動物源性蛋白質(zhì)，對宿主代謝具有積極影響。
蛋白質(zhì)的加工（包括熱加工）及其對蛋白質(zhì)功能的影響（包括微生物組的調(diào)節(jié)）尚不完全清楚，需要進一步研究。
因此，在我們的飲食干預(yù)中，不能認(rèn)為高蛋白飲食一定是健康的，還取決于其來源、加工方式等方面，對待“高蛋白飲食”需謹(jǐn)慎，尤其是在長期或反復(fù)飲食實踐中。
我們可以看到，地中海飲食結(jié)構(gòu)中，來源于動物蛋白只占金字塔上部（比例較?。?，無論是對慢病患者或者普通人群，都是一種更為安全、穩(wěn)妥、健康的選擇。
以上是地中海飲食結(jié)構(gòu)對菌群多樣性及健康的影響。那么知道吃什么，如何搭配之后，還需要注重什么？
? 飲食質(zhì)量
同樣是植物性飲食，有些高溫下高油高鹽等烹飪方式也會影響其營養(yǎng)。
多吃輕加工的植物性飲食
為了防止破壞大量維生素、礦物質(zhì)和纖維，加工烹飪的時候應(yīng)盡量簡化。天然食物的本味，對味蕾和身體是一種滋養(yǎng)。
盡可能選擇新鮮食材
在有條件的情況下，可以盡可能選用本地的、應(yīng)季的新鮮蔬果作為食材。
盡可能避免各種添加劑、加工食物
高度加工的食物，富含脂肪、精制糖、鹽等，與腸道微生物多樣性降低有關(guān)，對宿主健康產(chǎn)生負(fù)面影響。
此外，各類添加劑比如，羧甲基纖維素 (CMC) 和聚山梨醇酯 80 (P80) 這兩種乳化劑會降低腸道的微生物多樣性并顯著改變微生物群組成。
關(guān)于食品添加劑對菌群影響詳見：你的焦慮可能與食品添加劑有關(guān)，警惕食品添加劑引起的微生物群變化
特殊人群需注意的飲食
乳糖不耐受人群
服用含有益生元的食物，乳糖不耐癥的癥狀減輕。
低聚半乳糖是益生元，通過刺激腸道中的有益細(xì)菌對人體有益。對于乳糖不耐癥患者，當(dāng)低聚半乳糖誘導(dǎo)的微生物群變化增加了雙歧桿菌、糞桿菌、乳酸桿菌、Roseburia等乳糖發(fā)酵物種的豐度時，它們會起到有益作用。
一項研究觀察到，通過向參與者喂食高純度低聚半乳糖（>95%），乳糖不耐受相關(guān)癥狀得到改善。在有反應(yīng)的受試者中，觀察到微生物組的組成發(fā)生了顯著變化，但是，雙歧桿菌、乳酸桿菌和糞桿菌，所有乳糖發(fā)酵菌均出現(xiàn)增加，50%的原本腹痛的受試者報告在使用低聚半乳糖治療結(jié)束時沒有腹痛。在將乳制品重新引入飲食后，喂低聚半乳糖的受試者在治療后，乳糖耐受性的可能性也增加了六倍。
總的來說，以上這些研究強調(diào)了飲食對腸道菌群及其對人體的深遠(yuǎn)影響，具體取決于攝入的食物種類、飲食結(jié)構(gòu)、飲食質(zhì)量等。除了飲食之外，其他方式也能對菌群產(chǎn)生影響，具體如下：
選擇益生菌、益生元等干預(yù)措施
益生菌
益生菌通過多種機制發(fā)揮作用，對腸道菌群的多樣性產(chǎn)生積極影響，并改變?nèi)梭w的免疫反應(yīng)，與改善多種慢性疾病密切相關(guān)。
研究發(fā)現(xiàn)，益生菌會抑制腸桿菌科（志賀氏菌和埃希氏菌）的生長，同時促進厚壁菌門的大量增殖，尤其是厭氧菌屬。益生菌具有幫助從抗生素治療中恢復(fù)個體菌群的顯著能力。
益生菌可以直接作用于腸黏膜層和下層上皮，影響腸屏障功能和黏膜免疫；也可以通過調(diào)節(jié)常駐微生物種群結(jié)構(gòu)或酶活性對宿主產(chǎn)生間接影響。
益生元
益生元本質(zhì)上是一種腸道菌群的肥料，可以滋養(yǎng)有益菌群。例如，菊粉等益生元支持雙歧桿菌的平衡。
益生元通過多種方式與潛在病原體、免疫系統(tǒng)的直接相互作用，調(diào)節(jié)腸道環(huán)境，從而有利于人體健康。
關(guān)于益生菌、益生元這部分內(nèi)容由于在前面的文章中多次提到，此處就不詳述了，詳見：
補充維生素、微量元素
補充維生素D可顯著增加腸道微生物多樣性。具體而言，擬桿菌/厚壁菌的比例增加，益生菌類Akkermansia和雙歧桿菌的豐度增加。擬桿菌屬和普氏桿菌屬顯著變化，表明補充后腸型發(fā)生了變化。
詳見：維生素D與腸道菌群的互作
缺鐵可能導(dǎo)致微生物群組成的顯著重組，微生物多樣性降低。
多接觸大自然
如果從嬰兒時期開始，住在農(nóng)村或者養(yǎng)寵物，可能對兒童菌群多樣性的建立比較有益。
另外，多去戶外活動，親近大自然。
一項研究對城市環(huán)境生物多樣性進行人為干預(yù)試驗，以檢測其對兒童共生菌群和免疫調(diào)節(jié)的影響。在為期28天的生物多樣性干預(yù)期間，對標(biāo)準(zhǔn)城市托兒所和自然托兒所的兒童進行對比分析，研究兒童皮膚和腸道微生物群以及血液免疫標(biāo)記物的變化。
干預(yù)使環(huán)境和皮膚Gammaproteobacteria群落多樣化，這反過來又與血漿TGF-β1水平和調(diào)節(jié)性T細(xì)胞比例的增加有關(guān)。
該研究發(fā)現(xiàn)，生物多樣性干預(yù)增強了免疫調(diào)節(jié)途徑，降低城市社會中免疫介導(dǎo)疾病的風(fēng)險。
這可能為未來的預(yù)防方法提供了很大的參考價值。
寫在最后
跟任何生態(tài)系統(tǒng)一樣，我們的腸道菌群處于一種微妙的平衡。在不斷變化的環(huán)境中，我們永遠(yuǎn)不知道自己會遇到什么新的威脅。
腸道菌群多樣性高，能使整體菌群更有能力去抵抗外界的干擾，例如壓力，抗生素藥物等。
當(dāng)然，對于“菌群多樣性”這個指標(biāo)，我們也應(yīng)該理性看待，多樣性出現(xiàn)異常高，如果是各類致病菌大量定植，核心菌群難以生存，那么也不利于健康...
腸道菌群檢測報告可以幫助我們從更多角度去看待腸道菌群的整體狀況，利用機器學(xué)習(xí)等最新技術(shù)，發(fā)現(xiàn)潛在的疾病風(fēng)險，反映不同營養(yǎng)物質(zhì)攝入比例，應(yīng)該多吃什么、盡量少吃什么...
每個人對于要達到健康這個目的，可能有不同的路徑，飲食需求不能一概而論，“個性化飲食建議”可以成為我們的健康指向標(biāo)。我們可以利用好它，結(jié)合自身健康狀態(tài)，有針對性地做出飲食或其他干預(yù)措施，從而達到更接近理想的健康狀態(tài)。
主要參考文獻：
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