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Nature:饮食习惯对健康 严重影响 代代相传

2016/01/15 来源:生物探索
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导读
1月14日Nature上的一篇研究文章给了你另一个要吃蔬菜的理由:你吃什么不仅影响你自己的健康状况,而且会对你后代也产生影响。在小鼠中,已经证明这种影响将持续到改变曾孙辈的肠道菌群多样性。


1月14日Nature上的一篇研究文章给了你另一个要吃蔬菜的理由:你吃什么不仅影响你自己的健康状况,而且会对你后代也产生影响。在小鼠中,已经证明这种影响将持续到改变曾孙辈的肠道菌群多样性。

在人类大肠中数以亿万计的微生物——肠道菌群依靠膳食纤维的茁壮成长,给我们能量。现在,一个多代小鼠饲喂低纤维饮食的新研究表明,肠道菌群的多样性会进一步影响每一代。这暗示了在当代饮食中我们继续吃精制食品,在人体的肠道内可能会发生什么。这工作也有助于解释许多西方疾病,如炎症性肠道疾病和肥胖的上升。

“这是一个开创性的研究,”加拿大Alberta大学的微生物生态学家Jens Walter说:“在小鼠的实验中由低纤维饮食引起肠道菌群减少的尺度是惊人的。”

在人类历史的狩猎和早期农耕时代,每天纤维素的摄入量可能是今天正式推荐量的至少三或四倍(像100克和25克),比美国现在的平均消费(约15克)大几倍。这种趋势导致许多研究者,包括斯坦福大学的微生物学家 Erica Sonnenburg,怀疑在发达国家肠道微生物的多样性较低,因为他们大幅度降低了纤维素的摄入量。

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膳食纤维量对肠道菌群的影响

新的研究在啮齿类动物证实了这种关系。Sonnenburg和她的同事们在无菌的环境中培育小鼠,然后通过喂给它们一个36岁美国男性粪便的方式,给它们接种人类的肠道细菌。研究将小鼠分为2组,一组饲喂富含纤维的食物,另一组给予低纤维饮食,并持续培育它们七周。

实验开始时,在每个小鼠中发现的微生物是相似的。通过粪粒DNA测序,对照组检测到213种不同种的细菌,实验组208种。

但七周后喂低纤维饮食(比对照高纤维饲料少约30%的纤维)的动物经历了大量的肠道菌群多样性的下降(约60%,至少一半量的微生物损失)。

七周后,低纤维膳食的小鼠转变到和对照组一样的饮食,允许它们的肠道菌群恢复的机会。Sonnenburg说:“当高纤维膳食恢复后很多菌群多样性恢复了。这表明细菌都在那里,只是低于我们能检测的水平。” 但是全部种属中还是有33%低于检测水平。


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饮食对后代的影响

为了研究不同饮食对后代的影响,研究人员将断奶的幼崽也分成两组,并保持各自四个世代。断奶后的幼崽用低纤维膳食喂养10周,在这期间它们的细菌多样性持续下降。

每一个低纤维饲喂的幼崽在它们的第十一周,切换成高纤维饮食。“到了第四代,恢复高纤维饮食很少能让菌群复苏,”Erica Sonnenburg说。在第一代的208个原始的细菌物种中,最初出现的150个菌种在第四代消失了,只有9个通过增加纤维膳食而恢复。

当这些细菌在父母辈中达到太低的数量就不能通过出生、哺乳、甚至是啮齿类吃相互之间排泄物这样的倾向而传递。随后几代的低纤维喂养的小鼠,陆续失去了所有的微生物群。

到了第四代,小鼠的肠道菌群似乎已经达到了一个新的正常、稳定的低多样性的微生物群,刚刚超过第一代的多样性四分之一。研究人员发现可以通过粪菌移植,恢复到他们的祖父母的细菌种类多样性。他们用高纤组小鼠的粪便饲喂第四代低纤组小鼠,并再给予高纤膳食。10天后,110种失踪的菌种重新出现了。


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对人类健康的意义

调查结果提出了问题:我们自己的饮食怎样影响我们的后代。“这项研究表明,我们可能通过我们的肠道菌群传递巨大变化给后代,而我们的人类DNA的每一代传递的变化相对很少,” Sonnenburg说。因为在这项研究中的老鼠从一个西方人的微生物开始,微生物的多样性已经很低。与更传统的饮食相比,在西方饮食中富含高脂肪和简单碳水化合物,纤维素显著降低。“研究还表明,西方的肠道菌群可能将会失去更多的多样性,”她补充道。密歇根大学医学院的微生物学家Eric Martens,对损失的程度感到惊奇:“令人惊讶的是,一部分微生物体的比例实际上可以被驱使到灭绝,”他说。

研究人员还没有证明,在人类世代中微生物多样性的快速下降,如果是的话,它对健康意味着什么。“在这些复杂的生态系统很难知道生物多样性丧失的结 果,”Sonnenburg说, “但是很可能在这些灭绝的微生物会造成很大的影响。例如,其他研究发现,肥胖者比瘦更容易在他们的肠道有较低的微生物多样性。更多环境宏基因组的研究告诉我们,多样的生态系统比少的更健康,能更快地反弹。”

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