肠道微生物组：超级热量收割机？

Gut Microbiome: Calorie Super Harvester?

在你肠道中的微生物丛林中，有一种特殊的微生物能够产生甲烷。根据亚利桑那州立大学的一项新研究，这种鲜为人知的甲烷制造者可能在你从食物中吸收多少热量方面起着重要作用。

整个微生物生态系统被称为微生物组。有些人的肠道微生物组会产生大量甲烷，而另一些人则几乎不产生甲烷。

研究发现，那些肠道微生物组产生大量甲烷的人特别擅长从高纤维饮食中解锁额外的能量。这可能有助于解释为什么不同的个体从到达结肠的食物中吸收的热量不同。

研究人员指出，高纤维饮食并不是罪魁祸首。无论甲烷产量如何，人们从加工食品为主的西方饮食中总体上会吸收更多的热量。而在高纤维饮食中，人们总体上吸收的热量较少——但具体数量取决于甲烷的产生量。

这项研究的见解可以为个性化营养提供基础。

“这一差异对饮食干预有重要影响。它表明，采用相同饮食的人可能会有不同的反应。部分原因是他们的肠道微生物组组成不同，”该研究的主要作者、生物设计健康通过微生物组中心的研究生研究员布莱克·迪克斯（Blake Dirks）说。迪克斯也是亚利桑那州立大学生命科学学院的博士生。

这项发表在《ISME Journal》上的研究发现，产生甲烷的微生物（称为产甲烷菌）与更高效的微生物组和更高的食物能量吸收有关。

微生物组的主要工作之一是帮助消化食物。微生物将纤维发酵成短链脂肪酸，身体可以利用这些脂肪酸作为能量。在此过程中，它们会产生氢气。过多的氢气会暂停它们的活动，但其他微生物可以通过消耗氢气来维持这一过程。

产甲烷菌就是氢气消费者。它们在消耗氢气时会产生甲烷。它们是唯一能产生这种化合物的微生物。

“人体本身不会产生甲烷，只有微生物才会。因此，我们建议它可以作为一种生物标志物，表明微生物高效地生产短链脂肪酸，”该研究的通讯作者、生物设计健康通过微生物组中心主任罗西·克拉姆尼克-布朗（Rosy Krajmalnik-Brown）说。

研究表明，这些微生物相互作用会影响人体的新陈代谢。研究团队发现，较高的甲烷产量与更多的短链脂肪酸在肠道中生成和吸收有关。

在实验中，研究人员为每位参与者提供了两种不同的饮食。一种饮食含有更多的加工食品和低纤维，另一种饮食富含全食和纤维。这两种饮食都含有相同比例的碳水化合物、蛋白质和脂肪。

亚利桑那州立大学的研究人员与AdventHealth转化研究所合作，使用了一个独特的设施进行实验。在六天的时间里，每位参与者都住在一间密封的、类似酒店的房间里，这个房间被称为全室间接热量计，可以测量他们的身体代谢和甲烷输出。其他实验依赖于单次呼吸测试来测量甲烷。

该团队的方法可以收集更全面的数据。它不仅捕捉到呼吸中的甲烷，还包括气体（呃），并且是在连续的时间段内，而不是仅仅在某一时刻。

“这项工作突显了临床转化科学家和微生物生态学家合作的重要性。结合通过全室间接热量计精确测量能量平衡和ASU的微生物生态学专业知识，使关键创新成为可能，”该研究所的联合作者兼副研究员凯伦·D·科宾（Karen D. Corbin）说。

血液和粪便样本的数据测量了参与者身体从食物中吸收的能量，并跟踪了他们微生物的活动。研究团队比较了肠道微生物组产生高甲烷水平和低甲烷水平的人的数据。

在高纤维饮食中，几乎所有人都比在加工食品饮食中吸收的热量少。但那些肠道产生更多甲烷的人从高纤维饮食中吸收的热量比那些肠道产生较少甲烷的人多。

这项研究为未来的研究和医学治疗奠定了基础。

“我们的研究参与者相对健康。我认为值得研究的是，其他人群对这些类型的饮食有何反应——比如肥胖、糖尿病或其他健康状况的人，”迪克斯说。

研究参与者并没有被设计成在实验期间减肥，尽管一些人在高纤维饮食中减轻了一点体重。研究团队有兴趣看看肠道微生物组中的产甲烷菌如何影响旨在帮助参与者减肥的饮食。

“你可以看到微生物组个性化是多么重要，”克拉姆尼克-布朗说。“特别是，我们精心设计以增强微生物组的饮食对每个人都有不同的效果，部分原因是一些人的微生物组产生的甲烷比其他人多。”

亚利桑那州立大学研究团队的其他成员包括布鲁斯·里特曼教授和研究生研究员泰勒·戴维斯。

该项目由美国国立卫生研究院下属的国家糖尿病、消化系统疾病和肾脏疾病研究所资助。

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