 【据Cell 2016年11月报道 （原文题目: “A Dietary Fiber-Deprived Gut Microbiota Degrades the Colonic Mucus Barrier and Enhances Pathogen Susceptibility” 作者Mahesh等）】 每个家长都会教育孩子多吃蔬菜和水果，然而挑剔的舌头常常让儿童在肉食面前徘徊许久而厌倦缺乏口感的膳食纤维，孩子们会问不吃膳食纤维的有什么危害？家长们哑口无言。日前，卢森堡系统生物医学中心的Mahesh等人为我们打开了新的视角。 实验背景 众所周知，膳食纤维除了可以促进大便成形外，还有另外一个重要的生理作用——为肠道菌群提供营养。肠道菌群可降解纤维素，将其转化为可吸收的短链脂肪酸。如果不摄入膳食纤维，肠道菌群以什么为食？会对人类的健康有何影响？除了膳食纤维，肠道菌群还有另外一个食物选择，即肠屏障中富含糖蛋白的黏液层。作为首当其冲的黏液层，其边缘经常被嗜好多糖的细菌以及胰酶所侵蚀，其中O-聚糖是主要的营养成分。不过只有一部分肠道菌群可以有效利用黏液层的营养。曾有文章报道摄入的膳食纤维的减少与结肠黏液层变薄有关，然其具体机制并不清楚。Mahesh等人研究了慢性或者间歇性膳食纤维缺乏对于肠道菌群的组成、生理特性、肠道黏液屏障的影响。 实验方法 实验人员将14种已测序的人类肠道细菌移植到无菌小鼠的肠道中，小鼠的食物有三种，分别是：富含膳食纤维饲料（fiber-rich diet, FR），无膳食纤维饲料（Fiber-free diet, FF），含益生元饲料（Prebiotic diet, Pre）。根据饲料组合的不同将小鼠分为四组：FR/FF隔日更换组，FR/FF 4日更换组， Pre/FF隔日更换组，Pre/FF 4日更换组（图2）。除了测定膳食纤维缺乏后小鼠肠道菌群的组成、生理特性的变化，同时检测了小鼠肠道对于鼠柠檬酸杆菌（人类大肠杆菌性肠炎的小鼠模型）的易感性。  图1 实验流程  图2 小鼠分组及饲料构成 主要结果 慢性和间歇性膳食纤维缺乏均诱使食黏液菌增生 菌群移植的小鼠按照如上方案饲养后，动态观察其粪便中菌群的变化。结果发现，当由FR转为FF饲料后，粪便菌群发生显著的变化，A. muciniphila和B. caccae两种细菌显著增加，转为FR饲料后又回归正常（图3）。  图3 不同饲料喂养条件下14种细菌含量的动态变化 同时，慢性和间歇性膳食纤维缺乏均诱使食黏液菌增生。（图4）  图4 不同饲料喂养条件下结肠食黏液菌比例的变化 缺乏纤维时细菌降解黏液的酶表达上升 检测粪便中细菌产物酶的活性后发现，FF组及慢性和间歇性膳食纤维缺乏小鼠的sulfatase和a-fucosidase两种酶活性显著上升，这两种酶均作用于黏液糖蛋白的连接位点；而降解纤维的酶β-glucosidase显著下降（仅限于FF组小鼠）。（图5）  图5 粪便中细菌产物酶活性 纤维缺乏导致肠道细菌侵蚀结肠黏液屏障 应用阿尔新蓝染色可以看到FF组小鼠结肠黏液层显著变薄，FR组小鼠黏液层最厚（图6）   图6 不同饮食对黏膜厚度的影响 膳食纤维缺乏增加肠道对致病菌的易感性 小鼠感染鼠柠檬酸杆菌后，缺乏膳食纤维或者慢性、间歇性纤维缺乏组的小鼠粪便中细菌含量更高，体重下降更显著，生存率更低。HE染色提示FF组黏膜有更多炎症细胞浸润，炎症反应更重。（图7）   图7 感染鼠柠檬酸杆菌后细菌载量及黏膜病理变化 实验结论 以上实验结果值得我们重视的一点是，短期改变食物中膳食纤维的含量也可以增加对致病菌的易感性。同时，仅仅食用含有提纯的可溶性纤维的益生元不能防止细菌侵蚀黏液层。因为真正的膳食纤维中含有复杂的原始植物纤维并且含量很高（~15% vs 益生元 10%），我们无法决定是摄入的量或者质哪个更重要，因而建议食用原始的果蔬而非其提纯物。每日适当摄入膳食纤维，对于维持肠黏液层的厚度，肠道菌群的平衡以及预防肠源性疾病方面有着重要的意义。 了解了以上的研究之后，相信父母们以后可以这样“劝”孩子：你不想吃蔬菜和水果吗？那肚子里的细菌饿了可是会吃你的哦( ·? ω ·? ) 每日一蔬，每日轻松。 APnet最前沿 翻译：杨娜 |
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