人类肠道微生物组——一个密集而多样的微生物生态系统——在整体健康中起着至关重要的作用。它帮助消化、调节免疫系统，甚至提供了对抗有害病原体的抵抗力。
然而，这种微生物平衡的破坏会为致病菌创造机会，包括肠杆菌科（Enterobacteriaceae）家族的成员，如大肠杆菌（Escherichia coli）和肺炎克雷伯菌（Klebsiella pneumoniae）。这些病原体会引发严重感染，并导致全球健康挑战，如抗生素耐药性。
最近的一项研究，通过对来自45个国家的超过12,000个肠道微生物组样本进行宏基因组分析，提供了新的见解，揭示了微生物组如何与肠杆菌科相互作用。这项研究发表在《自然微生物学》上，强调了影响其定植的因素，并提出了减轻其风险的饮食策略。
该研究确定了307种与肠杆菌科定植显著相关的肠道微生物物种。其中，172种被归类为共存者，与肠杆菌科共同生存；135种为共排斥者，抑制其生长。来自粪杆菌属（Faecalibacterium）的物种作为显著的共排斥者，通过产生短链脂肪酸（SCFAs）创造了不利于肠杆菌科生存的环境。
剑桥大学的高级作者亚历山大·阿尔梅达博士（Dr. Alexandre Almeida）解释了SCFAs的保护作用：“通过食用蔬菜、豆类和全谷物等富含纤维的食物，我们可以为肠道细菌提供生产SCFAs的原材料——这些化合物可以保护我们免受这些致病菌的侵害。”
相比之下，像韦永氏菌（Veillonella）和肠球菌（Enterococcus）这样的共存者似乎支持肠杆菌科的生长。例如，粪肠球菌（Enterococcus faecalis）通过产生特定代谢产物促进大肠杆菌的增殖。了解这些微生物之间的相互作用可能会为维持健康的肠道微生物组开辟靶向疗法的道路。
饮食在塑造肠道环境方面起到了关键作用。富含纤维的饮食能够不仅支持有益细菌如粪杆菌属，还能降低肠杆菌科过度生长的风险。
该研究的结果对益生菌的有效性提出了挑战，因为益生菌通常无法显著改变肠道环境。相反，促进有益微生物活动的饮食干预措施显示出更大的潜力，可以预防感染。
阿尔梅达博士强调了饮食在预防感染方面的作用：“我们的研究结果表明，我们吃什么在控制一系列细菌（包括大肠杆菌和肺炎克雷伯菌）感染的可能性方面非常重要。这改变了我们的肠道环境，使其对入侵者更加不利。”
研究的影响超出了个人健康。通过饮食促进健康的肠道微生物组，社区可以减少抗生素耐药性病原体的传播。鼓励富含纤维饮食的公共卫生运动可以作为预防多重耐药细菌感染的积极措施。
该研究的全球范围揭示了肠杆菌科定植的有趣地理模式。例如，在亚洲样本中，大肠杆菌和肺炎克雷伯菌的共存更为常见，而在非洲和大洋洲，霍尔马埃切菌（Enterobacter hormaechei）菌株更为普遍。这些差异可能反映了各地区饮食、生活方式和医疗保健实践的不同。
进一步分析揭示了肠杆菌科物种内显著的菌株水平多样性。在5,128个健康成年人样本中，研究人员识别出了585种不同的大肠杆菌序列类型，其中许多尚未被充分表征。这种遗传多样性突显了建立更全面参考数据库的必要性，以全面理解全球肠道细菌的多样性。
此外，该研究发现某些菌株，如来自Faecalimonas phoceensis物种的菌株，与肠杆菌科定植密切相关。这种菌株特异性关系表明，可以开发针对定植模式的靶向微生物疗法。
这些发现强调了继续投资宏基因组技术和大规模研究以绘制人类微生物组复杂性的必要性。
研究结果还对管理抗生素耐药性肠杆菌科具有深远意义。多重耐药性肺炎克雷伯菌和大肠杆菌已成为全球健康的主要问题，治疗选择越来越少。通过饮食干预预防这些感染提供了一种有希望的替代方案。
“随着抗生素耐药率的提高，我们的治疗选择越来越有限。现在最好的方法是通过减少这些致病菌在我们肠道中生存的机会，从源头上防止感染的发生。”阿尔梅达博士说。
该研究的机器学习模型进一步强调了健康微生物组的重要性。这些模型基于来自不同人群的微生物特征训练，能够根据其他肠道微生物的存在准确预测肠杆菌科的定植。这种预测能力可以帮助识别感染风险较高的个体，并指导个性化的饮食或治疗干预措施。
此外，这些模型展示了跨不同地理区域的良好泛化能力。例如，基于亚洲、欧洲或北美样本训练的模型在应用于其他大陆时表现良好。
这表明尽管存在区域差异，但某些与肠杆菌科定植相关的微生物特征在全球范围内是一致的。这些工具可以整合到公共卫生策略中，以监测和管理个体和群体水平上的微生物组健康。
随着研究人员继续揭开肠道微生物组的复杂动态，非抗生素疗法的潜力也在增长。例如，用于治疗艰难梭菌（Clostridioides difficile）感染的微生物组衍生疗法可以适应于针对肠杆菌科。这些疗法利用有益细菌及其功能来恢复微生物平衡，防止病原体定植。
该研究的主要作者秦茵博士（Dr. Qi Yin）指出这种综合方法的重要性：“本研究强调了在研究病原体时不应将其视为孤立实体，而是要考虑到其周围的肠道微生物组。”
该研究的发现还挑战了一些先前关于肠道微生物相互作用的假设。早期研究表明，微生物之间争夺资源的竞争会限制致病菌的生长。然而，发现了172种共存物种表明，某些微生物促进了病原体的存活。这种复杂的相互作用强调了需要修改肠道环境本身，而不是仅仅引入竞争微生物的干预措施。
预防策略还应考虑环境卫生因素，如卫生条件和医疗保健实践，在塑造微生物组组成方面的作用。解决这些更广泛的决定因素，同时促进饮食变化，可以增强控制病原体定植的努力。
未来的道路在于整合饮食策略、基于微生物组的疗法和先进的基因组工具，以应对抗生素耐药性病原体日益增长的威胁。通过加深对肠道微生物生态系统的理解，科学家们旨在为全球健康挑战开发可持续的解决方案。
随着研究的继续和公共卫生倡议的推进，实现个人和社区更健康的肠道微生物组的前景指日可待。
(全文结束)
