PLoS Biol：需要什么食物，其实取决于肠道微生物？
2017-05-05 佚名 环球科学
数十年前，科学家就已经意识到：我们每天摄入体内的食物会影响肠道内微生物菌群的平衡。举个例子，你的午餐选择的是三明治还是谷物酸奶，会影响到肠道内菌群的相对数量，这些细菌释放的物质、表达的基因以及吸收的营养物质均有所差异。
数十年前，科学家就已经意识到：我们每天摄入体内的食物会影响肠道内微生物菌群的平衡。举个例子，你的午餐选择的是三明治还是谷物酸奶，会影响到肠道内菌群的相对数量，这些细菌释放的物质、表达的基因以及吸收的营养物质均有所差异。
但是，你可能想不到的是，你选择食物的行为可能是一个双向的过程。有研究表明，肠道细菌还有可能影响我们的饮食习惯，并引发焦虑情绪、抑郁和高血压等一系列问题。但是这些寄居在我们肠道里的小客人（也就是微生物群落）究竟是如何影响我们的食物选择的，我们目前还不得而知。
现在，一些神经科学家发现：一些特定的肠道菌群可以帮助动物宿主监测它们缺乏哪种营养物质，并且准确地反映出宿主需要摄入的量。“这些细菌为我们的饮食做的事情，就像是让一辆汽车在不加油的情况下尽可能开得更久。”在里斯本Champalimaud中心从事黑腹果蝇饮食行为研究的Carlos Ribeiro解释道。
在近期发表于PLos Biology的一篇文章中，Ribeiro和他的同事揭示了细菌影响果蝇摄食选择的机制。首先，他们用含有所有必需氨基酸的蔗糖溶液喂A组果蝇，B组果蝇的蔗糖溶液中缺乏一些果蝇自身无法合成的必需氨基酸。为了研究这些细菌究竟与哪一种氨基酸的摄取有关，研究人员在C组果蝇的食物中逐个去除各种必需氨基酸，从而确定菌群影响的氨基酸有哪些。
在经历了72小时不同饮食的试验之后，这些果蝇被放进了普通蔗糖溶液和富含蛋白质的酵母组成的“自助餐”前。研究人员发现，B组和C组这些缺乏任一种必需氨基酸的果蝇，都倾向于摄取酵母以弥补缺失的营养物质。但是当科学家在饮食中加入了五种果蝇消化道中的细菌（植物乳杆菌，短乳杆菌，木醋杆菌，Commensalibacter intestini和粪肠球菌），他们发现这些果蝇便不再摄入更多的蛋白质。
研究人员发现，在这些果蝇体内，缺失的氨基酸含量依然很低，这也就意味着这些细菌不仅仅是简单地通过合成缺失的氨基酸来补充营养物质。这些微生物更像是一个小的代谢工厂，它们将得到的食物转化成新的化学物质：科学家认为，正是这些代谢产物告诉细菌的宿主，即使没有那些必需氨基酸它们依然可以生存。Ribeiro解释说，这样的结果就是，这些果蝇可以继续繁殖，比如说，即使某种氨基酸的缺乏可能会抑制细胞的生长和分裂，进而影响生殖。
有两种细菌对果蝇胃口的影响尤为明显：醋酸菌和乳酸菌。增加这两种细菌可以减抑制果蝇的蛋白质摄入，同时使它们对糖的需求增加。这两种细菌还会恢复果蝇的生殖功能，一些在营养物质缺乏的情况下受限的生理功能，也得以正常执行。Ribeiro说：“大脑如何去处理营养信息的权衡是个非常有趣的问题，目前我们的研究表明，细菌在这个过程中扮演了关键角色。”
另一个团队去除了一种用于合成酪氨酸的酶，这就使得果蝇必须从食物中获取酪氨酸。令人惊讶的是，他们发现醋酸菌和乳酸菌并不会抑制这些果蝇对于酪氨酸的摄入。Ribeiro解释说：“这个结果表明，肠道细菌已经演化到只能调控某些必需氨基酸的摄入。”
这项研究就细菌和宿主的共同演化提出一个新的观点。加拿大麦克马斯特大学的神经科学家Jane Foster没有参加这项研究，她说：“该研究表明，在动物和肠道的寄生细菌之间，已经演化出了一条自下而上的信号通路来调节饮食行为。”
尽管这项研究没有明确具体的信息传递机制，Ribeiro认为，信息的传递可能是通过多种形式实现的。现有确凿的证据表明，肠道微生物可以通过释放某种代谢产物向大脑传递肠道的信息。Ribeiro说：“还有一个未解之谜，我们是如何失去了合成某些氨基酸的能力的。也许这些代谢产物给予这些动物余地，它们无需依赖于这些营养物质，有时即使缺乏这些物质，也能正常生存。”
Ribeiro补充说，在演化的过程中，细菌和大脑交流也许有自己的目的。一方面，它们要依赖于宿主摄入的食物生存；另一方面，它们希望宿主具有群居性，这样有利于它们繁衍后代。虽然目前的数据仅限于动物，但是Ribeiro认为，这种大脑-肠道的信息传递通路可以为未来的人类疾病治疗提供新思路。“它为我们提供了一种有趣的治疗途径，我希望将来能将其运用于人类饮食行为的调控中去。”他说。
原始出处：
Carvalho-Santos Z，Francisco AP，et al.Commensal bacteria and essential amino acids control food choice behavior and reproduction.PLoS Biol.
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