需要什麼食物，其實取決於腸道微生物？

我們知道，腸道微生物的種類受動物宿主飲食的影響。但你可能想不到的是，腸道微生物也在通過一條信號通路，調控宿主的進食選擇。

撰文：Knvul Sheikh

翻譯：邢浩然

審校：吳非

數十年前，科學家就已經意識到：我們每天攝入體內的食物會影響腸道內微生物菌群的平衡。舉個例子，你的午餐選擇的是三明治還是穀物酸奶，會影響到腸道內菌群的相對數量，這些細菌釋放的物質、表達的基因以及吸收的營養物質均有所差異。

但是，你可能想不到的是，你選擇食物的行為可能是一個雙向的過程。有研究表明，腸道細菌還有可能影響我們的飲食習慣，並引發焦慮情緒、抑鬱和高血壓等一系列問題。但是這些寄居在我們腸道里的小客人（也就是微生物群落）究竟是如何影響我們的食物選擇的，我們目前還不得而知。

現在，一些神經科學家發現：一些特定的腸道菌群可以幫助動物宿主監測它們缺乏哪種營養物質，並且準確地反映出宿主需要攝入的量。「這些細菌為我們的飲食做的事情，就像是讓一輛汽車在不加油的情況下儘可能開得更久。」在里斯本Champalimaud中心從事黑腹果蠅飲食行為研究的Carlos Ribeiro解釋道。

Carlos Ribeiro

在近期發表於PLos Biology的一篇文章中，Ribeiro和他的同事揭示了細菌影響果蠅攝食選擇的機制。首先，他們用含有所有必需氨基酸的蔗糖溶液喂A組果蠅，B組果蠅的蔗糖溶液中缺乏一些果蠅自身無法合成的必需氨基酸。為了研究這些細菌究竟與哪一種氨基酸的攝取有關，研究人員在C組果蠅的食物中逐個去除各種必需氨基酸，從而確定菌群影響的氨基酸有哪些。

在經歷了72小時不同飲食的試驗之後，這些果蠅被放進了普通蔗糖溶液和富含蛋白質的酵母組成的「自助餐」前。研究人員發現，B組和C組這些缺乏任一種必需氨基酸的果蠅，都傾向於攝取酵母以彌補缺失的營養物質。但是當科學家在飲食中加入了五種果蠅消化道中的細菌（植物乳桿菌，短乳桿菌，木醋桿菌，Commensalibacter intestini和糞腸球菌），他們發現這些果蠅便不再攝入更多的蛋白質。

研究人員發現，在這些果蠅體內，缺失的氨基酸含量依然很低，這也就意味著這些細菌不僅僅是簡單地通過合成缺失的氨基酸來補充營養物質。這些微生物更像是一個小的代謝工廠，它們將得到的食物轉化成新的化學物質：科學家認為，正是這些代謝產物告訴細菌的宿主，即使沒有那些必需氨基酸它們依然可以生存。Ribeiro解釋說，這樣的結果就是，這些果蠅可以繼續繁殖，比如說，即使某種氨基酸的缺乏可能會抑制細胞的生長和分裂，進而影響生殖。

有兩種細菌對果蠅胃口的影響尤為明顯：醋酸菌和乳酸菌。增加這兩種細菌可以減抑制果蠅的蛋白質攝入，同時使它們對糖的需求增加。這兩種細菌還會恢復果蠅的生殖功能，一些在營養物質缺乏的情況下受限的生理功能，也得以正常執行。Ribeiro說：「大腦如何去處理營養信息的權衡是個非常有趣的問題，目前我們的研究表明，細菌在這個過程中扮演了關鍵角色。」

乳酸菌在果蠅的進食過程中起到了重要作用

另一個團隊去除了一種用於合成酪氨酸的酶，這就使得果蠅必須從食物中獲取酪氨酸。令人驚訝的是，他們發現醋酸菌和乳酸菌並不會抑制這些果蠅對於酪氨酸的攝入。Ribeiro解釋說：「這個結果表明，腸道細菌已經演化到只能調控某些必需氨基酸的攝入。」

這項研究就細菌和宿主的共同演化提出一個新的觀點。加拿大麥克馬斯特大學的神經科學家Jane Foster沒有參加這項研究，她說：「該研究表明，在動物和腸道的寄生細菌之間，已經演化出了一條自下而上的信號通路來調節飲食行為。」

儘管這項研究沒有明確具體的信息傳遞機制，Ribeiro認為，信息的傳遞可能是通過多種形式實現的。現有確鑿的證據表明，腸道微生物可以通過釋放某種代謝產物向大腦傳遞腸道的信息。Ribeiro說：「還有一個未解之謎，我們是如何失去了合成某些氨基酸的能力的。也許這些代謝產物給予這些動物餘地，它們無需依賴於這些營養物質，有時即使缺乏這些物質，也能正常生存。」

Ribeiro補充說，在演化的過程中，細菌和大腦交流也許有自己的目的。一方面，它們要依賴於宿主攝入的食物生存；另一方面，它們希望宿主具有群居性，這樣有利於它們繁衍後代。雖然目前的數據僅限於動物，但是Ribeiro認為，這種大腦-腸道的信息傳遞通路可以為未來的人類疾病治療提供新思路。「它為我們提供了一種有趣的治療途徑，我希望將來能將其運用於人類飲食行為的調控中去。」他說。

原文鏈接：https://www.scientificamerican.com/article/how-gut-bacteria-tell-their-hosts-what-to-eat/