植物基础的饮食在多个方面支持健康，包括对肠道、免疫系统、代谢和心血管系统的益处。这些效果部分源于促进肠道内细菌多样性的生长。科学家们早已知道膳食纤维有助于这些好处，因为肠道微生物帮助分解它。植物还含有丰富多彩的“植物化学物质”，这些物质帮助植物抵御环境威胁，并可能影响人类健康。尽管如此，研究人员仍在努力理解肠道细菌如何处理植物食物的众多成分以及这些相互作用如何产生有益效果。路德维希·普林斯顿的珍娜·阿布萨利姆和主任约书亚·拉比诺维兹领导的两项研究为这一过程提供了新的见解。一项发表在《国家科学院院刊》的最新一期中，另一项则在六月的《自然代谢》上发表。第一项研究发现，植物纤维和某些植物蛋白可以改变微生物代谢，增加有益代谢物，同时减少有害物质。第二项研究显示，通常归因于肠道微生物的几种生物学重要的代谢物也可以通过哺乳动物代谢产生显著量。“在医学领域，对操控人体微生物组或利用其代谢产物进行治疗的兴趣日益增长，”拉比诺维兹说。“饮食对控制微生物组及其产物有很大希望。但为了设计有效的治疗干预措施，我们需要理解饮食的哪些方面控制哪些微生物输出。” 植物食物如何改变肠道代谢物 在PNAS研究中，拉比诺维兹、阿布萨利姆和他们的同事研究了植物食品如何影响酚类代谢物。肠道细菌在消化氨基酸酪氨酸和苯丙氨酸时会产生这些化合物，但生成的代谢物对健康的影响可能截然不同。苯丙酸和马尿酸是细菌处理苯丙氨酸时产生的，它们与肠道健康和健康体重相关。相比之下，p-羟基苯磺酸盐和酚硫酸盐则来自酪氨酸，并与癌症患者的较差结果以及肾病患者的全身毒性相关。“我们的研究表明，植物中的纤维和不可消化的蛋白质——我们称之为“模仿纤维的蛋白质”，或Prif——将酚类代谢的平衡从由酪氨酸生成的有害种类转变为由苯丙氨酸衍生的有益种类，”阿布萨利姆说道。纤维长期以来被认为是健康饮食的重要组成部分，但不可消化的植物蛋白却获得的关注较少。阿布萨利姆、拉比诺维兹及其同事发现，这些蛋白质被肠道微生物处理，并且能够改变微生物组的组成和宿主的代谢。与不可消化的植物纤维共同作用，它们也可以以有利于产生有益酚类的方式改变肠道细菌的代谢活性。 当肠道细菌转向肠道内膜 研究人员通过标记蛋白质，使用稳定的（非放射性）同位素，追踪这些化合物的来源，跟踪它们在小鼠肠道中的消化。他们发现，“有害”酚是在细菌消耗宿主的蛋白质时产生的，包括肠道粘膜中的蛋白质。相反，良好的酚几乎完全来自饮食中的不可消化蛋白质（Prif）。纤维减少了细菌对肠道粘膜的分解，从而降低了有害酚的产生。Prif增加了抵达肠道微生物的饮食蛋白质量，给它们提供了更多产生有益酚的材料。“我们认为Prif代表了一类新兴的膳食营养素，它们塑造肠道微生物组的组成，并可能对代谢健康产生深远影响，”阿布萨利姆说。“食品包装可能最终会在纤维下方列出Prif，”拉比诺维兹补充道。 重新思考肠道代谢物的来源 《自然代谢》研究重点关注酚类代谢物和吲哚代谢物的来源，后者由氨基酸色氨酸产生。与酚类类似，吲哚类正在研究其可能的治疗价值。吲哚代谢物与广泛的疾病相关，包括炎症性肠病，神经退行性疾病以及癌症。在癌症研究中，它们已被发现影响包括癌症转移和抗肿瘤免疫反应的过程。科学家们通常认为酚类和吲哚类仅由肠道细菌产生。阿布萨利姆、拉比诺维兹及其同事决定测试这一假设。研究人员特别感兴趣的是可能增加有益吲哚代谢物的膳食和益生菌方法。但如果是哺乳动物代谢，而不是微生物，负责产生这些代谢物，这些策略可能需要重新考虑。