恐怖！腸道菌吃不到足夠的膳食纖維，就會開始吃你的腸子……

作者：S.西爾維希耶

編輯：Calo

20世紀70年代風靡全球的科幻電影《異形》中，長相清奇的外星生物感染了一名星際運輸艦上的船員，將這個倒霉蛋殺死後破體而出。這樣的情節給許多80後的幼小心靈投下了巨大的陰影，也給許多科幻作家帶來了豐富的創作素材——被體內的生物從裡到外吃掉，想想都覺得很可怕很科幻對不對？

這也許並不僅僅是作家們大開腦洞的產物。發表在《細胞》雜誌上的一項新研究告訴我們，平常吃飯不注意，我們體內的小生靈也可能對我們「下口」。

當食物營養均衡被破壞後，腸道菌群構成會發生變化。密歇根大學醫學院的生物學家埃里克·馬爾滕斯（Eric C. Martens）等人發現，在缺少膳食纖維的「饑荒」狀態下，某些腸道菌會對腸道內的黏液層「磨刀霍霍」。利用小鼠模型，研究者觀察到了這些印象中與人無害的腸道菌的「另一面」。

膳食纖維不夠吃，

腸道菌群會怎樣？

我們的腸道內含有大量的共生菌，它們能幫助我們更好地分解食物吸收營養，也在多個不同方面影響著人體健康。（腸道細菌是吃白食的？別小看你體內的「掃地僧」）對於大多數腸道細菌來說，充足的膳食纖維是它們的功能得以正常發揮的關鍵。要是膳食纖維沒有了，腸道菌群會發生怎樣的變化？研究者往無菌小鼠腸道中引入了14種已測序的人類腸道菌，並讓它們在小鼠腸道中進行了為期兩周的適應，再觀察這些菌群在小鼠經歷食譜變化時的反應。

研究者設置了三組不同的小鼠食譜，並通過糞便檢測腸道菌群的種類分布：

富含膳食纖維（Fiber-rich, FR）組；

膳食纖維移除（Fiber-free, FF）組；

益生質（Prebiotic, PR）組。

三組不同食譜的主要成分及比例（維生素、礦物質等成分未標示）。富含膳食纖維組（FR diet）主要成分包括澱粉和單糖（藍色），纖維（玉米、大豆、小麥、燕麥和紫花苜蓿；綠色），蛋白質（土黃色），脂肪（黑色）。膳食纖維移除組（FF diet）主要成分包括：葡萄糖（藍色），不可被菌群降解的纖維素（紅色），蛋白質（土黃色），脂肪（黑色）。益生質組（Pre diet）則比膳食纖維移除組多出玉米澱粉（紫色）和益生質混合物（黑框），益生質混合物中包含等比例的14種難被宿主消化的多糖。圖片來源：參考文獻[1]

在飲食改變後大約兩天，膳食纖維去除組的小鼠，腸道菌群就出現了明顯的變化。其中4種細菌對飲食改變表現得尤為敏感。其中，在膳食纖維豐富時，丰度佔比分別可達約20%的兩種細菌——Bacteroides ovatus和Eubacterium rectale——在膳食纖維被去除后豐度猛烈減少。相對地，Akkermansia muciniphila和Bacteroides caccae兩種細菌的比例卻顯著上升。食譜換成益生質的小鼠，腸道菌群也出現了一致的變化狀況。

進食不同食譜時，小鼠糞便中14種人類腸道菌的丰度變化情況。可見在膳食纖維的供應停止後，A. muciniphila（暗紅色）和B. caccae（紫色）丰度佔比迅速上升，並長時間保持穩定。圖片來源：參考文獻[1]

另覓食材的腸道菌

吃的竟是……

為什麼A. muciniphila和B. caccae這兩種腸道菌在缺乏膳食纖維的情況下，日子反而過得更好了？研究者發現，在膳食纖維去除組和益生質組小鼠的糞便中，黏液素降解酶的活性出現了上升情況，而導致這一現象的「罪魁禍首」就是上述兩種細菌。

原來，為了保證腸道細菌待在該待的位置，腸道上皮與這些細菌的「住處」之間會有一層黏液屏障，這層黏液能夠防止腸道細菌經由上皮細胞進入血管。一般來說，腸道菌多數是奉公守法的好「租客」，並不會對這層屏障動什麼歪心思。但沒這麼做，不代表它們沒有這個能力：在基因組已經被測序的腸道菌中，至少有四種細菌能夠通過「吃掉」黏液屏障中高度糖基化的蛋白質——黏液素——來生存。A. muciniphila和B. caccae正是其中兩種。在別的腸道菌苦於沒有膳食纖維可吃時，這兩種細菌就能夠迅速調整自己的生存策略，趁機擴大自己的種群規模。

能夠降解黏液素的菌群數量增多了，對應的降解酶活也增強了，研究者隨即將關注點投向了小鼠腸道黏液層厚度上。利用熒游標記和組織染色手段，他們發現長期缺乏膳食纖維的小鼠，黏液層厚度從原來的約110微米減少到了約20微米！後續實驗表明，即使只是每隔一天吃不含有膳食纖維的食物，黏液層厚度也會減少一半之多。

飲食中缺乏膳食纖維（FF）的小鼠黏液層（上圖黑色箭頭下圖白色箭頭標記處）與飲食中膳食纖維豐富的小鼠（FR）相比顯著變薄。比例尺為100μm。圖片來源：參考文獻[1]

黏液屏障受損的後果

在腸道免疫系統中，黏液屏障是腸上皮細胞抵禦病原菌的一道「長城」。當這道「長城」受損後，腸道內的病原便能夠更容易地進入血液。馬爾滕斯等人證實，在黏液層受損後，一種必須穿過腸上皮才具有毒性的細菌——鼠檸檬酸桿菌（Citrobacter rodentium）能夠對小鼠造成更大的傷害，甚至致命。而顯微鏡的圖片也顯示，變薄的黏液層使得這些致命的細菌能夠毫無阻礙地抵達腸上皮細胞。

另一個嚴重的問題是，黏液層厚度的減少和細菌活動的異常將會導致細胞通訊的紊亂，最終造成器官功能的減弱：膳食纖維去除組和益生質組的小鼠，結腸長度都發生了縮短。在這種情況下，消化功能的受損幾乎是無可避免的。

在膳食纖維充足（左）的情況下，腸道菌群能夠更好地維持健康的穩態。健康的黏液層能夠阻止病原入侵，提高機體的免疫力。而膳食纖維的缺乏（右）將使腸道菌群構成發生變化，黏液層遭到破壞，增大病原入侵的風險。圖例：降解膳食纖維的腸道菌（綠色）；降解黏液的腸道菌（紅色）；黏液部的病原體（黃色）。圖片來源：參考文獻[1]

相比在小鼠模型體內那區區14種腸道菌，人類具有更為複雜的腸道菌群和更為強大的免疫系統。對於食譜變化，我們的耐受度也許會更強些。但這些發生在小鼠模型身上的變化無疑能被視為一個提醒：如果對日常飲食不加註意，膳食纖維缺乏的情況在生活中長期持續下去，我們腸道菌群的正常運作也同樣可能緩慢崩塌，進而危害整個機體的健康。還在堅信自己擁有鋼腸鐵胃的人們或許應當敲響警鐘了，你吃下的每一頓飯都不只是你在享用，無視腸道里微生物們的需求，也許終有一天會不得不為自己的行為埋單。

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