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想吃炸鸡?是肠道菌群在操控你!PNAS:肠道菌群决定饮食偏好的机制找到了

吾日三省吾身:早上吃什么?中午吃什么?晚上吃什么?
 
一天三顿吃什么是恒久的难题。炸鸡配奶茶?烤牛排配果蔬汁?清炒时蔬配杂粮饭?一千个人可能会有一千个回答。然而,你有没有想过,“想吃什么”的决定并不完全是你自己做的,而是你被肠道菌群“操控”了!
 
人体肠道内寄生着10万亿个微生物,我们感受不到它们,却无时不刻不受到它们的影响。此前,来自美国新墨西哥大学的研究者发现,我们体内的肠道菌群在很大一部分决定了我们的食物偏好。肠道菌群出于选择性的压力会操纵宿主的进食行为,以增加其生存能力。
 
数十年来,科学家们一直在寻找“肠道菌群对动物饮食选择影响”的直接证据以及具体机制,但这个猜想从未在比果蝇大的动物身上实现过。
 
4月19日,来自匹兹堡大学的助理教授Kevin Kohl及其团队,首次使用哺乳动物实验证明,肠道中的微生物群可以影响宿主的饮食选择行为,并揭示了具体机制。该研究结果刊登在PNAS(美国科学院院报)上。
 
 
为了排除混杂因素的影响,研究者选用无菌小鼠作为实验对象,并选择了三种具有不同觅食策略的啮齿动物作为肠道菌群的供体,分别是食肉(虫)类的南方食蝗鼠,杂食类的白足鼠,食草类的山地田鼠。这三种啮齿类动物均属于仓鼠科,与实验小鼠有着同样的“远亲”关系。
 
从上至下分别是食蝗鼠、白足鼠、山地田鼠(图源:百度百科)
 
研究者将30只雄性无菌实验鼠随机分到食肉组、杂食组与食草组,每组10只,并放置于无菌实验室中培养。为了更好地反映个体间的自然变化,每个无菌小鼠的肠道菌群供体均不同。其中,食草组的一只小鼠在接受肠道菌群移植过程中受到了伤害,收集数据时被排除在外,所以食草组共纳入9只小鼠的情况。
 
为了让无菌小鼠更好地适应“新入住”的肠道菌群,每个小鼠都会进行7天的常规培养,期间仅提供无菌水和低蛋白比例饮食(LPC,即蛋白质:碳水化合物的比例低)。适应期间,各组间每日或累计宏量营养素和食物摄入量没有差异。
 
适应后,实验鼠可以自由选择LPC饮食或者高蛋白比例饮食(HPC,即蛋白质:碳水化合物的比例高),培养11天。重要的是,这些饮食的能量密度相同(即每克食物的热量相同)。
 
 
在自主选择饮食期间,各组间每日及累计的碳水化合物摄入量存在明显差异。与杂食组和食肉组相比,食草组会摄入更少的碳水化合物(F=9.22, P=0.001),这一趋势在一周后更加明显。
 
然而,各组间每日及累计的蛋白质摄入量没有区别(F=1.362, P=0.275)。也就是说,由于摄入更少的碳水化合物,食草组饮食中的蛋白质与碳水化合物的比例更高,而杂食组和食肉组的小鼠则倾向于选择低蛋白比例的饮食。
 
这一现象提示,在有条件的情况下,食草组会更喜欢高蛋白的食物。“这个结果与‘氮限制假说’一致,当植物中的氮相对稀缺时,食草动物会去寻找高蛋白的食物来填补氮的需求。有趣的是,产生这样的行为是因为受到肠道菌群的影响。”研究者解释道。
 
也就是说,当你突然想来一顿“满肉全席”的时候,可能是你的肠道菌群在向你发号指令,告诉你它们缺一些必要的营养物质了。
 
那么,肠道菌群是如何实现对宿主饮食选择的控制的呢?
 
研究者发现,肠道微生物组影响宿主行为的一个关键机制是——菌群的色氨酸代谢。
 
色氨酸,是人体必需氨基酸之一,也是中枢血清素(5-羟色胺,5-HT)合成的主要调节分子。色氨酸在进入大脑后,会转变为血清素。此前,一些研究实验已经证明,血清素可以驱动觅食行为和饮食选择。比如,对下丘脑注射5-羟色胺,小鼠会显著减少碳水化合物的摄入。
 
 
本实验中,在适应培养期间,三组小鼠摄入的食物完全相同,但是食草组血液中色氨酸的含量明显更高。也就是说,在食草组小鼠的肠道微生物组中,色氨酸合成基因的丰度更高,它们的肠道菌群能产生更多的色氨酸。
 
数据分析显示,自主饮食选择前一天的实验鼠的血浆色氨酸含量,与自主进食期间的碳水化合物摄入量有显著相关性,该结果支持了“菌群色氨酸代谢影响宿主饮食选择”的假设。换句话说,由于食草组的肠道菌群能产生更多的色氨酸,给大脑提供更多的血清素,驱动它们减少碳水化合物的摄入,从而影响宿主的食物选择。
 
当然,本研究的通讯作者Kohl也承认,影响人类食物选择的不仅仅是肠道菌群,前一天吃的东西可能比肠道微生物更能影响对食物的选择。“这项实验的结果不能直接套用在人类身上,还有很多没有考虑到的方面,不过这是一个值得研究的方向。”
 
“肠道菌群总在我们不知情的情况下,改变着我们的行为。随着研究的深入,微生物展现出更多不可思议的能力和作用。不过,这还是个年轻的领域,还有很多需要探索的地方。”所谓,遇事不决肠道菌群,就是这样来的吧。
参考文献

[1]Brian K. Trevelline et al, The gut microbiome influences host diet selection behavior, Proceedings of the National Academy of Sciences (2022). DOI: 10.1073/pnas.2117537119

[2]https://medicalxpress.com/news/2022-04-food-cravings-gut-responsible.html

来自: 生物谷

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