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视角Cell如果不喂好你的肠道菌它们可
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这听起来像是20世纪50年代科幻电影的情节：人体内正常的有益细菌，如果没有得到想要的食物，就开始从体内开始“吃”它们的宿主。
但是最近一项新的研究，向我们展示了“当消化系统内的微生物没有得到它们所依赖的食物时，究竟会发生什么样的情况？”。由于饥饿，它们开始吃排列在肠道内壁的自然粘液层，从而过度侵蚀着肠道内膜，使得入侵的细菌能够感染结肠壁。
11月17日在《Cell》杂志发表的一项新研究中，一个国际团队展示了纤维缺失对特别饲养的小鼠的肠道有何影响。这些小鼠在出生和成长过程中，都没有它们自己的肠道微生物，然后接受了14种细菌的移植，这些细菌通常在人类肠道内生长。科学家们知道每种细菌的完整的遗传特征，使他们能够随着时间的推移跟踪它们的活动。这些研究结果有着重要的意义，不仅让我们了解纤维在正常饮食中的作用，而且也让我们有望使用纤维来对抗消化道疾病的影响。
密歇根大学医学院微生物学副教授EricMartens博士说：“我们通过研究纤维、肠道微生物和肠道屏障系统之间的关系，我们了解到，如果你不喂养它们，它们就会吃了你。”他与他的前博士后研究员、现在中卢森堡卫生研究所的MaheshDesai博士，共同带领了这项研究。
利用密西根州大学专门的无菌小鼠设备，以及先进的基因技术，他们确定了在不同条件下存在和活动的细菌，他们研究了不同纤维含量以及没有纤维含量的饮食所产生的影响。他们还感染了一些携带某种细菌菌株的小鼠，这些细菌对小鼠的影响，类似于大肠杆菌在人类中的影响——可造成人类肠道感染，导致刺激、炎症、腹泻等等。
结果发现，在接受饮食的小鼠中，粘液层保持较厚，感染没有完全持续，这些饮食中约有百分之15的纤维来自于微加工的谷物和植物。但是当研究人员将食物替换为不含纤维的食物时，在连续几天的时间，它们肠道中的一些微生物就开始蚕食肠道粘液了。
他们也尝试过富含益生元纤维的食物——可溶性纤维的纯化形式，类似于当前一些加工食品和补充剂所包含的纤维。这种饮食可导致相同的粘液层侵蚀——缺乏纤维的小鼠中观察到的相同现象。
研究人员还发现，细菌的混合根据小鼠喂食的东西而发生变化。在移植的微生物中，一些细菌是更常见的，这意味着，它们在低纤维饮食的条件下繁殖的更多，其他细菌则是在高纤维的条件下。
在低纤维和无纤维条件下最蓬勃发展的四株细菌，是唯一能制造糖蛋白（构成了粘液层）分解酶的细菌。
基于遗传信息研究细菌，研究人员可以看到细菌正在制造哪种纤维消化酶。他们检测到了超过种不同的酶，能够降解碳水化合物——类似于正常人体肠道的复杂性。
就像细菌的混合一样，酶的混合会根据小鼠被喂食的东西而变化，甚至偶尔的纤维缺失，也会导致更多的粘液降解酶产生。
粘液层以及不断产生粘液的结肠壁的“杯状”细胞的影像表明，小鼠接受的纤维越少，该层就越薄。同时在正常肠道中粘液不断的产生和分解，在最低纤维条件下的细菌活性变化意味着，进食的速度比生产速度更快——几乎就像是树木的采伐速度超过了新树的种植速度。
当研究人员用柠檬酸杆菌（Citrobacterrodentium，大肠杆菌样的细菌）感染小鼠时，他们观察到，这些危险细菌在接受无纤维饮食的小鼠肠道中更加蓬勃发展。这些小鼠当中的许多开始出现疾病和体重减轻的迹象。
当科学家们观察它们的肠道组织样本时，他们看到的不仅是一层更薄甚至是片状的粘液，同时他们也看到了广泛的炎症。在感染之前摄入富含纤维饮食的小鼠，也出现了一定的炎症，但在一个更小的区域内。
Martens指出，除了无菌设施之外，这项研究的成功，还是因为通过医学院HostMicrobiomeInitiative建立起来的微生物DNA和RNA测序能力，以及完成所有序列数据的计算能力。他说：“拥有所有的资源，是这项研究成果的关键。”他还指出，密歇根大学的同事们在GabrielNunez和NobuhikoKamada的带领下，提供了C.rodentium病原体模型，法国克斯马赛大学研究小鼠肠道酶的合作者，也提供了帮助。
展望未来，Martens和Desai打算探讨不同的益生元纤维混合的影响，以及具有间歇性天然纤维含量的食物在较长的一段时间有何影响。他们还想寻找生物标志物，可以告诉他们人类肠道粘液层的状态——如粘液消化细菌菌株的丰度，以及低纤维对慢性疾病（如炎症性肠道疾病）的影响。
Martens说：“尽管该研究是在小鼠中进行的，但是这项工作带给人们的关键信息，放大了医生和营养学家几十年来告诉我们的一切：大量进食不同天然来源的纤维。你的饮食习惯直接影响着你的肠道菌群，并从那里开始它可能会影响你的肠道粘液层和疾病倾向。但是，我们是否能用更纯净和容易摄取的东西，来治疗我们的纤维缺乏？这还是一个未解决的问题。”（来源：生物通）
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