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日常生活中，我们经常听到这样的说法：家里孩子老人不喜欢高膳食纤维食物，觉得口感粗糙难以下咽，既费牙又难以消化和吸收，不适合肠胃弱的孩子和老人。医生也经常会说，多吃一些好消化的东西。 当然也有些人知道膳食纤维虽然不易消化，但对胃肠有益，缺了容易便秘，不过没便秘的问题就不当回事了。有些人觉得吃不吃膳食纤维都没问题，老人孩子实在不喜欢纤维的话吃点益生元/益生菌就行了，那不也是膳食纤维吗。 事实上，这些想法是不正确的！长期缺乏纤维的饮食不仅仅会扰乱胃肠道蠕动节律，更大的问题是会削弱肠道屏障功能，降低抗感染能力。 本期食与心将通过6项研究带大家了解膳食纤维缺乏的饮食是如何削弱肠道免疫能力，增加疾病易感性的。 纤维缺乏饮食导致原本有益的共生细菌吃掉肠道黏液层 2016年，《Cell》杂志发表了一项令人震惊的发现：当饮食中缺乏膳食纤维时，肠道中原本与个体共生的一些细菌由于没有纤维“吃”时，竟然会吃掉肠道黏液蛋白。实际上除了这一点，该研究还有其它惊人的发现。 研究者完美地设计了一个实验：首先给无菌小鼠定植了14种人类常见共生菌，让小鼠建立起可追朔的肠道菌群，然后再给与小鼠投喂不同的饮食，观察不同膳食纤维含量饮食对于小鼠肠道屏障和抗病力的影响。 该研究发现： 1. 与高纤维饮食相比，无纤维饮食小鼠的黏液层明显变薄，伴随而来的是肠道中能降解黏液蛋白的菌更加增殖，以及降解黏液蛋白相关酶表达量增加。 2. 当小鼠进行4天高膳食纤维饮食，然后4天无膳食纤维饮食的交替投喂时，小鼠的结肠黏液层厚度和粪便细菌也会出现与结果1相似的交替变化。甚至是1天高纤维饮食，1天无纤维饮食的交替饮食也会出现相似的黏液层厚度和菌群的波动变化。 3. 益生元不能替代膳食纤维，益生元组小鼠的黏液层厚度虽然略高于无膳食纤维小鼠，但显著低于高纤维饮食小鼠，并且粪便中降解黏液的细菌也大量出现，表明这类细菌在增加。 纤维缺乏饮食导致抗感染能力降低 鼠柠檬酸杆菌（Citrobacter rodentium）是一种啮齿动物肠道致病菌，研究者常用鼠柠檬酸杆菌感染动物，模拟人肠出血性大肠杆菌感染。这种致病菌大量增殖，穿过黏液层粘附肠上皮细胞后可诱发致死性结肠炎。 当研究者用鼠柠檬酸杆菌感染不同饮食类型的小鼠后发现：正常饮食组的小鼠粪便中鼠柠檬酸杆菌含量显著低于膳食纤维缺乏组小鼠。 感染10天后，膳食纤维缺乏组小鼠体重减小五分之一以上，最终全体阵亡，而正常饮食组小鼠体重无明显变化。解剖发现，纤维缺乏小鼠的盲肠、直肠和降结肠均出现80%以上严重感染。 有人质疑过：研究用的是携带人菌群的小鼠，这种不自然的状态能反映真实状况吗？ 第二波亮点来了！今年，也就是2021年，该研究团队在《GUT MICROBES》发表了进一步的研究。在这项研究中，他们的研究对象是拥有正常小鼠菌群的小鼠，观察成年小鼠从正常饮食改变为高膳食纤维饮食或者无膳食纤维饮食后的菌群、肠道和抗病力。结果发现： 饮食改变2天后，无膳食纤维饮食小鼠粪便中降解植物多糖（淀粉和膳食纤维）的酶显著减少，而降解黏液蛋白的酶显著增加，而这些改变代表了微生物构成成分的改变；8天后，无膳食纤维饮食小鼠的肠道菌群已显著不同于高膳食纤维饮食小鼠的肠道菌群；40天后，无膳食纤维饮食小鼠粪便中短链脂肪酸（包括乙酸、丁酸和丙酸）含量显著降低，同时黏液层厚度也显著变薄。 40天饮食干预后，研究人员再用鼠柠檬酸杆菌感染各组小鼠。 感染后小鼠粪便中即可检出大量鼠柠檬酸杆菌，感染后20天时，高膳食纤维饮食组小鼠粪便中鼠柠檬酸杆菌数清零，无纤维组24天时清零。感染后47天，高纤膳食维饮食组10只小鼠全部保持健康，感染后第20天时粪便中就不再能检出鼠柠檬酸杆菌；无膳食纤维组的小鼠仅有2只（20%）在47天时还能保持健康，粪便鼠柠檬酸杆菌数清零，2只鼠柠檬酸杆菌数在标准以下，6只（60%）个体因为感染过于严重提前结束观察。 以上研究简而言之：即便拥有正常的菌群，长期膳食纤维缺乏饮食也会导致肠道黏液层变薄，抵抗病原体能力明显降低。 纤维缺乏饮食引起整个肠道生物屏障损伤 消化道是一个立体的结构，既有从口腔-食管-胃-小肠-大肠-肛门的纵向延伸变化，也有从腔内-黏液层-上皮的层次变化（有研究者称之为横向）。在这个三维空间中，肠道菌群既有纵向分布，也有横向分布。 2019年，《NATURE COMMUNICATIONS》发表的一项研究提出：无膳食纤维饮食或者无膳食纤维无多糖饮食不仅会引起黏液层变薄，还会引起肠腔内和粘液层中的菌群异常。 与正常饮食（既有多糖如淀粉，也有膳食纤维），连续7天无膳食纤维饮食和无膳食纤维无多糖饮食小鼠肠道黏液层显著变薄，分泌黏液的杯状细胞显著减少，肠腔内细菌多样性降低，而黏液层中细菌多样性升高。这个结论很重要，提示了黏液层的隔离能力下降，而黏液中参与分解黏液的微生物在增加。 总结而言，在饮食缺乏膳食纤维的情况下，肠道菌群发生改变，肠道分泌黏液能力降低，更多原本被隔离、位于黏液层外的肠道细菌进入黏液层，利用和破坏黏液层、发生感染的机会明显升高。 纤维缺乏饮食降低人体菌群抗压能力和恢复力 有人提出不同看法：这三个研究都是老鼠的研究，能说明人类的问题吗？ 2018年，《Am J Clin Nutr》的一篇系统综述指出，与高膳食纤维饮食的人相比，低膳食纤维饮食的人粪便丁酸含量更低，粪便中的对人有益的双歧杆菌（放线菌门）和乳酸杆菌（厚壁菌门）更少。 2021年《Cell》的一篇文章报道了人类短期无膳食纤维饮食的研究。研究者招募了10名素食者和20名杂食者，并将杂食者随机分入杂食组和模拟肠内营养饮食组（简称EEN，是一种液态、无纤维饮食）。这些参与者分别进行5天的素食、杂食或者EEN饮食后，第6-8天饮食同时服用抗生素和泻药，第9-15天观测恢复情况。结果发现： 1. 与素食和杂食相比，EEN组拟杆菌门和厚壁菌门恢复更慢，而变形菌门比抗生素和泻药处理前增加，特别是肺炎克雷伯氏菌和阴沟肠杆菌。（了解肺炎克雷伯氏菌对人体的影响的可参考《cell》最新研究揭示肠道细菌如何影响大脑发育，了解肠杆菌对人体的影响可参考高脂饮食损伤心脏，可能是大肠杆菌在作怪） 2. 菌群改变最直观的结果是粪便代谢组的变化。素食组和杂食组与EEN组相比，EEN组粪便的糖苷水解酶组成发生变化，代谢植物复杂碳水的糖苷水解酶减少，代谢简单碳水的酶增加，而代谢动物多糖的糖苷水解酶未增加。 3.与素食组和杂食组相比，EEN组粪便中碳水化合物和氨基酸的代谢发生显著变化，而这两者都与人体中的多种生物活性物质密切相关。如碳水化合物代谢中产短链脂肪酸的酶表达减少和色氨酸代谢相关产吲哚丙酸的酶减少，这些生物活性物质代谢改变可能对人的身体和心理健康都会产生影响。 简而言之，膳食纤维缺乏的饮食会对改变人体肠道菌群，降低人体肠道菌群的恢复力，损伤肠道菌群的“抗压”能力。膳食纤维缺乏的人，当外部因素扰乱菌群后，恢复正常菌群的速度明显慢于正常饮食者。 看到这里，你是否想过，跟大家一起出去吃饭，别人都没事，怎么你总是拉肚子？这也是膳食纤维缺乏导致的抗病原体的能力完全不同。同样的美餐一顿，人家吃了没事，你吃了却不一定没事！ 也许更多人的关注焦点可能是菌群和黏液层改变对抗感染和生理疾病相关的影响，不过食与心从自己的专业角度上，更加关注这些变化对人大脑神经系统和心理健康的影响。 肠道菌群抗压能力的降低可削弱人的心理抗压能力，从而让人面对生活/工作压力和不幸时更容易出现心理问题，甚至表现出伤害自己或者攻击别人的行为。这项研究可以与注意！饮食而非基因决定你日后是否会痴呆中7天高脂高糖增肥饮食后，健康人在社会压力测试中表现中更高的压力敏感性的发现相互印证。 低纤维饮食引起的黏液层变薄不能通过补充益生元修复 有些人还在侥幸：这些都是没有膳食纤维的极端饮食，我平常吃的膳食纤维尽管确实不多，但我注意经常补充了益生元，这样就应该没事了吧？ 2018年《Cell Host Microbe》的一项研究报告回答了这个问题。 小鼠长期低膳食纤维饮食（相当于目前大部分人常吃的膳食纤维不足的饮食）后，肠道微生物发生了明显的改变，而结肠黏液层厚度并没有减少，甚至看上去略有增加。但其黏液层渗透性增加，黏液更新速度减慢，一些原本不应该进入体内的大分子代谢物和微生物都能成功穿过黏液层。 进一步实验发现，低纤膳食维饮食小鼠的黏液蛋白虽然总含量没变，但一些黏液蛋白功能区域发生改变，关键黏蛋白MUC2显著减少（关于黏液屏障问题有更加震惊和有意思的研究，食与心在以后几章中详细介绍，敬请稍候）。 通过粪便菌群移植，给长期低膳食纤维饮食的小鼠移植健康饮食小鼠的菌群后，小鼠的黏液层功能改善，黏液生长和更新速度也得到恢复。 有意思的是：补充常见益生元菊粉（inulin）确实能减小黏液层渗透性，但不能恢复黏液层生长速度和厚度，仍然不能显著提升肠道的屏障功能；补充特定双歧杆菌或某些其它益生菌虽然能提升黏液层生长速度，但不能减小黏液层渗透性，也不能恢复黏液层的厚度。 也就是说，长期低膳食纤维饮食会削弱黏液层功能，且这一损失没有证明可以通过补充益生元或益生菌来恢复。 食与心点评： 由于人类的生命周期远大于小鼠（80-120年 VS 2-3年），人类的日常饮食也远比实验小鼠更加复杂，不可控因素更多。同样的干预时间（比如7天）在小鼠中的改变会比人类更快更明显，但不能因为人类研究中肠道反应没有小鼠那么立竿见影或非黑即白的巨大差异就否认膳食纤维对人体的影响。 此类研究受伦理限制，尚不可能对人类进行长时间膳食纤维剥夺饮食进行观察比对的研究。而小鼠研究的确为我们提供了模拟长期膳食纤维缺乏的实际情况。 世界上的任何动物都无一例外地有庞大的共生微生物系统支撑，肠道菌群的消化能力远高于这些动物自身天生的消化能力。人类逃离不了动物这一属性，因此肠道微生物会帮助人类去处理肠道自身无法消化的碳水化合物——膳食纤维，这些看上去人类不能吸收消化和直接利用的物质却是另类肠道共生菌的主要食物。 当现代人饮食越来越精细，餐盘里的膳食纤维越来越少时，不少肠道共生菌出现“断粮危机”而离开人体另寻生路；此时，一些原本对人有益的共生菌开始“吃”肠道杯状细胞分泌的黏液蛋白，并习惯以此维持自身生存，直接带来的结果就是导致一些人的肠道黏液层变薄或者黏蛋白改变；黏液层变薄/黏膜功能受损使得原本无法或者难以接触肠上皮细胞的致病菌/条件致病菌/未消化的食物大分子直接接触肠上皮，从而出现病原菌易感、炎症、过敏或者各种的不耐受等情况。 如果我们仔细思考，为什么有人说谷物大脑，吃谷物成了人类的一个神经系统和消化系统的负担，其实原因并不是谷物的问题，是你的大片段营养物并没有在消化道被阻挡在黏液层表面被细菌消化，而是进入到体内成为某种免疫系统的攻击目标，责任不在谷物，在你的黏液层！ 由此不难理解这种情况：一群人聚餐吃同样的食物，有些人可以尽情享受美味，有些人却吃了就拉肚子。问题可能不在于食物本身，而是你的肠道，确切说是肠道屏障除了问题，此时一味回避某些事物只会让问题越来越糟糕，更积极的做法是多吃膳食纤维，增加黏液层，修复肠道屏障。 特别需要提示，无论短时还是长期的膳食纤维缺乏都会增加肠道降解粘液蛋白的细菌，所以间歇性禁食、轻断食或者辟谷的人需要考虑这样的饮食方式是否会更加导致肠道黏液层变薄，以及恢复正常饮食后这种肠道黏液层的异常能否恢复。任何人都不要轻易在肠子里养起来爱吃自己的黏液保护层的细菌。 对于坚持低碳水/不吃主食/只喝果蔬汁等饮食的人，同样需要考虑，极端饮食会造成肠道菌群的单一化和有益共生菌的缺失，吃黏液细菌的增加，甚至导致人体分泌黏液能力更加降低。如果发现对很多食物消化不了/感染频率增加了/脾气变大了/记忆力变差了，一定要尝试改变自己的饮食方式，及时止损。 以上研究均提示：益生元可以辅助人体调节菌群，但不能替代膳食纤维。种类偏少、结构简单的益生元在解决明显的腹泻便秘方面能发挥一些作用，但完全不可能用来替代食物中丰富多样的膳食纤维。不吃或少吃膳食纤维，大量补充益生元也不能建造人类免疫和认知中发挥重要作用的功能性黏液层。 |
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