Cell | 多吃泡菜，还能调节免疫？斯坦福研究揭示发酵食品可增加肠道微生物多样性，降低炎症！

✎ 文章导读 

文章标题： Gut-microbiota-targeted diets modulate human immune status

发表期刊：Cell /2021-07

研究样本：人/粪便、外周血

样本入组：高纤维摄食组、发酵摄食组

文章结果：1）高纤维饮食干预未显著改变菌群多样性，但增加了菌群密度及其编码的碳水化合物活性酶; 2）发酵饮食干预可显著增加菌群多样性并降低炎症相关标志物；

越来越多的研究表明饮食不仅会塑造肠道菌群，还可以影响人类的免疫系统。那是否存在一种较广泛通用的饮食建议，可以通过调节微生物群-宿主相互作用来改善人体的健康。

近日，《Cell》最新发表了来自美国斯坦福医学院的研究团队进行的一项前瞻性随机多组学实验成果，研究人员通过对健康受试者进行富含膳食纤维和发酵食品的饮食干预，系统深入探究了两种饮食干预对人体肠道菌群和免疫状态（特别是炎症标志物）的差异性和个体性影响，揭示了饮食干预下的菌群-免疫互作关系。研究发现富含发酵食品的饮食具有增强肠道菌群多样性以及减少炎症标志物的潜力，表明发酵食品可能是人体微生物组免疫系统的强大调节剂，并可能为对抗非传染性慢性病提供一条途径。

实验研究思路

研究人员招募了36名39岁到61岁的健康志愿者参与了一项为期17周的临床实验（包括10周高纤维或发酵食物的饮食干预，以及干预前和干预后）。研究人员在为期 3 周的干预前阶段（「基线」），为期4 周的「爬升」阶段（此阶段逐渐增加各自饮食的摄入量），为期6 周的「维持」阶段（保持高纤维或发酵食品的摄入水平），为期 4 周的「选择」期（可自由选择饮食干预措施），纵向收集了参与者的血液和粪便样本，评估了受试者粪便样本中的微生物群组成，功能和代谢水平，并联合利用Olink，质谱流式细胞技术（CyTOF）高维剖析了受试者血液中细胞因子水平、特异性细胞因子反应、细胞占比和免疫稳态下的细胞信号等特征(Fig 1)。

Fig.1 实验设计方案及流程概览图

高纤维饮食对菌群多样性影响不显著

研究人员通过构建随机森林模型，定量比较了基线（粪便样本第2周，血液样本第3周）和试验结束阶段之间的微生物群或生物学特征变化。研究人员选取了肌球蛋白-1（Myosin-1）作为参数之一，发现其在高发酵饮食组中的饮食水平显著增加，表明高发酵食物饮食队列中小肠内的上皮细胞更新速率更高。

不同饮食干预模式对宿主以及肠道微生物各项指标的总体影响

此外，研究发现高纤维饮食对菌群多样化影响不显著，但能够显著增加菌群密度和相关碳水化合物的活性酶。

Fig.2 高纤维饮食干预对菌群多样性影响不大

高维度免疫剖析高纤维饮食对宿主免疫的影响

Fig.3 高维免疫剖析高纤维饮食对宿主免疫的影响

发酵食品饮食干预增加了微生物群体多样性

 研究人员对发酵饮食干预组的肠道微生物进行研究发现，与高纤维饮食组相比，发酵食物干预人员的菌群整体多样性显著增加，且菌群多样性同摄入的发酵食品的数量呈正相关。有趣的是，与其他类型的发酵食品相比，酸奶与植物盐水饮料的摄入越高会导致更强的相关性（Fig 4.A-C）。此外，在发酵饮食组中未发现每克粪便中微生物蛋白质相对丰度的增加。随后，研究人员进一步分析增加的菌群是否来源于发酵食品，研究发现发酵饮食导致的菌群多样性可能是转移或者新菌群产生的结果(Fig 4.D)，表明发酵食品摄入对微生物多样性增加具有间接影响。

Fig.4 发酵食品摄入可增加菌群多样性

发酵饮食干预能够降低身体炎症

最后，作者对发酵饮食干预组的肠道微生物以及宿主免疫系统反应进行了分析。结果显示，发酵类饮食干预能够显著降低CD4+、CD8+ T 细胞，B 细胞以及单核细胞表达水平，此外，研究人员还确定了19种细胞因子、趋化因子和其它炎症血清蛋白的显著降低，包括IL-6、IL-10和IL-12b等，其中IL-6是慢性炎症的关键蛋白，在慢性炎症条件下表达升高，如类风湿关节炎、2型糖尿病和慢性压力等（Fig 5）。

Fig.5 发酵食品有助于降低肠道炎症反应

文章总结

在这项研究中，作者使用随机、前瞻性饮食干预模型来评估已知与肠道微生物相互作用的两种饮食模式，即高纤维和发酵食品，如何影响人类微生物组和免疫系统。使用针对微生物组和宿主的多组学测量手段，研究发现高纤维和高发酵食品以不同的方式影响微生物组和人类生物学特征。其中一个明显区别是它们对肠道微生物群多样性的影响。总之，本文的发现强调了将饮食干预与深度和纵向免疫，以及微生物组分析相结合如何提供个性化和全人群的洞察力。此外，摄入发酵食品可能是有助于对抗工业化社会普遍存在的人体肠道微生物组多样性下降和炎症增加的有效手段。

 

【参考文献】

Wastyk HC,  et al. Gut-microbiota-targeted diets modulate human immune status. Cell. 2021.