饮食驱动的微生物群恢复对宿主防御的重要性

科普文章 May 19, 2025

[IF：50.5]研究成果要点

1、研究以小鼠为研究对象，对比了常规饮食（RC）和西方饮食（WD）下，抗生素处理后肠道微生物群的恢复差异，采用了代谢建模与干预实验的方法。

2、核心发现是常规饮食（RC）通过促进代谢共生加快了微生物群的恢复，西方饮食（WD）导致恢复停滞，并且饮食干预相较于粪菌移植（FMT）对微生物群恢复更为关键。

3、在饮食对恢复速度的影响方面，常规饮食（RC）组小鼠在抗生素处理后 4 天恢复了微生物生物量，西方饮食（WD）组则至少需要 7 天。28 天后，西方饮食（WD）组的功能多样性仅恢复了 16%，而常规饮食（RC）组达到了 69%。

4、根据代谢建模揭示的机制，常规饮食（RC）促进了复杂碳水化合物代谢的共生互作，西方饮食（WD）使得优势菌独占资源，抑制了多样化的恢复路径。

5、干预实验验证了仅将西方饮食（WD）转变为常规饮食（RC）能够恢复微生物群，而粪菌移植（FMT）在西方饮食（WD）环境中不起作用，证实了合适的饮食环境是微生物群恢复的基础。

6、健康风险关联上，西方饮食（WD）组小鼠在抗生素处理后持续菌群失调，感染沙门氏菌的风险升高了 96 倍，这表明饮食驱动的微生物群恢复对宿主防御至关重要。

综上所述，以小鼠为对象，对比了常规饮食和西方饮食下抗生素处理后肠道微生物群的恢复情况，运用代谢建模和干预实验，发现常规饮食能通过促进代谢共生加速微生物群恢复，西方饮食会导致恢复停滞。在恢复速度上，常规饮食组恢复更快且功能多样性恢复更好。代谢建模解释了不同饮食的作用机制，干预实验显示饮食干预比粪菌移植更有效，改变西方饮食为常规饮食可恢复微生物群，粪菌移植在西方饮食环境中失效。西方饮食组小鼠抗生素后菌群失调，感染沙门氏菌风险大幅增加，凸显了饮食驱动的微生物群恢复对宿主防御的重要性。

饮食干预促进抗生素后的微生物组恢复

中文摘要翻译

高脂肪、低纤维的西式饮食（WD）会诱发微生物组失调，其特点是分类多样性和代谢广度降低1,2，这反过来又增加了一系列代谢3,4,5、免疫6和全身性疾病的风险。最近的研究证实，WD 可损害微生物组对急性干扰（如抗生素治疗）的恢复能力7,8，但对损害的机制以及抗生素治疗后长期菌群失调对宿主造成的具体后果却知之甚少。在这里，我们描述了服用普通饲料（RC）或WD的小鼠在抗生素治疗后肠道微生物组恢复其分类和功能特征的轨迹，并发现只有服用RC的小鼠经历了快速的连续恢复过程。代谢模型显示，RC 食物促进了合成交叉进食相互作用的发展，而在 WD 食物中，优势类群垄断了随时可用的资源，而不释放合成副产品。干预实验表明，适当的饮食资源环境对于微生物组的快速和稳健恢复既是必要的，也是充分的，而微生物移植则两者都不是。此外，使用 WD 的小鼠长期处于抗生素后菌群失调状态，很容易受到肠道病原体鼠伤寒沙门氏菌（Salmonella enterica serovar Typhimurium）的感染。我们的数据挑战了人们对粪便微生物群移植（FMT）作为解决菌群失调策略的普遍热情，并证明特定的饮食干预至少是有效的粪便微生物群移植的基本前提，而且可能提供一种更安全、更自然和侵入性更小的替代方法。

参考文献

Kennedy MS, Freiburger A, Cooper M, et al. Diet outperforms microbial transplant to drive microbiome recovery post-antibiotics. Preprint. bioRxiv. 2024;2024.08.01.606245. Published 2024 Aug 1. doi:10.1101/2024.08.01.606245