摘要：饮食是调节肠道菌群的关键因素，从而影响宿主生理。微生物定植始于生命早期，受母体来源、出生方式、饮食和环境暴露的影响，并在儿童早期稳定为成人样微生物组。这一成熟过程产生了一个以厚壁菌门和拟杆菌门为主的微生物生态系统，有助于宿主生理稳态。肠道微生物作为一个整合的代谢系统，将膳食底物转化为生物活性代谢物，包括短链脂肪酸（SCFA）、氨基酸衍生化合物和微生物脂质。这些代谢物调节葡萄糖和脂质代谢、肠道屏障完整性和免疫调节。尽管许多代谢功能是保守的，但其活性受饮食、微生物交叉喂养和局部肠道条件的影响，从而在肠道内实现功能特化。这一系统的破坏，即菌群失调，与微生物多样性和代谢产物的改变相关，这些改变与代谢性疾病（包括肥胖及相关疾病）有关。来自实验模型和观察性研究的证据表明，这些关联可能涉及相互关联的炎症和代谢机制，如肠道屏障功能受损、低度炎症和膳食能量摄取改变；然而，在人类中的因果关系尚不完全清楚。除外周效应外，肠道微生物组通过肠-脑轴影响宿主代谢，肠-脑轴是一个整合神经、内分泌、免疫和代谢信号的双向网络。微生物来源的代谢物和肠道激素调节有助于食欲调节、能量平衡和葡萄糖稳态，而中枢神经内分泌信号可反过来塑造肠道微生物生态位。总之，这些发现强调了肠道微生物组作为宿主代谢核心调节者的作用，其破坏可能促进代谢疾病的发展。
关键词：肠道微生物组；饮食调节；宿主代谢；微生物代谢物；菌群失调
- 引言
膳食摄入为宿主提供必需的宏量营养素，并提供塑造肠道菌群代谢活性的底物[1]。通过转化膳食碳水化合物、蛋白质、脂质和植物化学物质，肠道微生物产生一系列代谢物，这些代谢物在肠道内局部作用，并在全身范围内影响宿主。这些饮食-微生物相互作用在调节葡萄糖和脂质稳态、免疫功能、上皮屏障完整性和能量平衡中发挥核心作用[2]。
肠道菌群的代谢贡献反映了人类基因组降解复杂膳食成分的有限酶能力。特别是，不可消化的碳水化合物和许多植物化学物质逃逸宿主消化，被微生物酶（包括碳水化合物活性酶，如糖苷水解酶）代谢，从而将复杂底物转化为生物活性化合物[3,4]。这种代谢互补性是宿主-微生物共代谢的基础，使肠道菌群成为宿主必需的代谢延伸[5]。除碳水化合物外，膳食蛋白质和脂质也显著影响肠道菌群的结构、组成和功能[6]。富含动物蛋白、饱和脂肪、精制碳水化合物和盐的饮食已被证明可促进病原菌生长并降低微生物多样性[7]。
此外，微生物-宿主相互作用涉及由微生物代谢物和信号分子介导的双向通讯，这些信号分子影响上皮反应和微生物活性[8]。肠道菌群通过产生调节宿主代谢、胆汁酸稳态、肠道通透性和激素释放的信号分子来塑造宿主代谢表型[1,5]，而这一平衡的破坏（即菌群失调）会损害这种通讯，并与肥胖、胰岛素抵抗和2型糖尿病等代谢性疾病相关[9]。肠-脑轴进一步将微生物代谢与食欲调节和能量平衡联系起来，从而强化了微生物组在代谢疾病发展中的作用[10]。
虽然早期微生物组研究侧重于分类组成，但越来越多的证据表明，微生物代谢功能而非仅群落结构决定代谢结局[6]。相同的饮食暴露可产生不同的生理反应，取决于微生物功能能力、底物可用性以及生态相互作用（如代谢物交叉喂养）[11]。因此，理解饮食如何塑造微生物代谢以及这些代谢输出如何调节宿主生理，对于阐明营养与代谢健康和疾病之间的联系机制至关重要[9]。在本综述中，我们综合了关于饮食-微生物相互作用如何通过功能性微生物代谢塑造宿主生理的当前知识。具体而言，我们重点关注关键的微生物代谢产物，包括短链脂肪酸、氨基酸衍生代谢物和微生物脂质，并讨论这些代谢物如何整合膳食输入与宿主代谢调节及肠-脑信号通路。通过强调微生物代谢功能及其饮食决定因素，本综述突出了饮食驱动的微生物活性影响宿主健康的新兴机制，并可能为未来通过靶向饮食干预调节微生物代谢的策略提供信息。
- 人类胃肠道中的微生物建立
胃肠道（GI）是一个空间结构化的生态系统，其中解剖和理化梯度塑造了微生物定植和代谢活性，从而有助于维持宿主稳态[12]。氧气可用性、pH值、营养通量和宿主抗菌防御的差异沿肠道产生不同的微生物生态位，选择性地有利于具有特定代谢策略的微生物[13,14]。氧气可用性从上皮表面向肠腔方向以及从GI近端向远端区域递减。这种梯度支持上肠道的兼性厌氧菌和结肠中的专性厌氧菌，其中发酵代谢占主导[14,15]。维持肠腔缺氧对于产SCFA（特别是丁酸）的厌氧菌的扩增至关重要，这些SCFA在肠道和全身代谢调节中发挥关键作用[13,16]。
同时，在远端肠道，微生物密度显著增加，未消化的膳食成分（尤其是复杂碳水化合物）作为发酵底物[12]。结肠微生物组以厚壁菌门和拟杆菌门为主，放线菌门和疣微菌门也有贡献，共同产生影响宿主能量代谢、免疫功能和上皮完整性的代谢物[17,18]。微生物建立还受发育时机的影响。生命早期定植源于母体来源，并受出生方式、饮食和环境暴露的影响[19,20]。在婴儿期和幼儿期，微生物组经历快速功能成熟，然后稳定为成人样结构[21,22]。此期间建立的微生物群落对代谢能力产生持久影响，突显了早期饮食作为终身代谢健康关键决定因素的作用[23]。
- 饮食-微生物相互作用对宿主代谢的调节
微生物群落通过多种相互作用（从竞争到互惠）形成。在人类肠道微生物组中，核心代谢物（包括糖类、电子供体和受体以及必需营养素如氨基酸、辅因子和维生素）在微生物群和宿主之间交换的交叉喂养，驱动了抵抗入侵并维持生态稳定性的肠道共生群落形成[11]。肠道微生物来源的代谢物已被证明可调节不同的宿主过程，包括葡萄糖和脂质代谢、能量消耗和免疫系统。此外，微生物来源的代谢物是肠道细胞表观遗传机制（包括DNA甲基化、RNA修饰和组蛋白翻译后修饰）的关键调节因子，从而调节参与上皮完整性、免疫耐受和代谢稳态的基因表达[24]。总之，这些相互作用将肠道菌群定义为一个整合的代谢系统，塑造宿主代谢[6]。膳食组成是这些微生物代谢相互作用的主要驱动因素，营养含量在不同饮食模式中有所不同，富含纤维的饮食与产SCFA细菌的扩增相关，这些细菌维持上皮完整性、肠道激素信号和能量平衡。相比之下，动物蛋白饮食与产硫化物细菌的扩增相关，导致硫化氢（H2S）产生增加，这可能与炎症反应、微生物多样性降低和肠道稳态破坏相关（图1）[25]。
肠道环境受小肠结构的影响，该结构可实现有效的营养吸收，同时也为多种微生物提供生态系统[26]。在此背景下，肠道微生物来源的代谢物，包括短链脂肪酸和氨基酸衍生代谢物，在宿主稳态中发挥关键作用。这些代谢物可进入体循环并调节器官特异性功能，从而影响整体宿主生理。此外，它们通过调节其他微生物种群（包括潜在病原体）的活性、生长和竞争力来影响肠道生态系统[27]。
3.1. 饮食与微生物代谢
在影响肠道菌群的多种宿主和环境因素中，饮食及其成分是微生物组成和活性的主要调节因子[28]。饮食是微生物代谢活性的主要驱动因素，提供肠道微生物转化为生物活性代谢物的底物（表1）。逃逸小肠吸收的膳食底物，如菊粉、果胶、低聚果糖和蛋白质，被肠道微生物代谢为更小的分子，包括糖类、脂肪酸和氨基酸。虽然大多数膳食脂质在到达结肠前被小肠吸收，但肠道细菌可代谢某些脂质衍生成分，如甘油和磷脂。肠道细菌还可修饰特定的多不饱和脂肪酸（如亚油酸）成为生物活性微生物代谢物。通过这些代谢活动，肠道菌群有助于宿主代谢调节，特别是通过产生影响葡萄糖稳态和脂质相关信号通路的代谢物[29]。
3.2. SCFA介导的代谢调节
在膳食成分中，碳水化合物是宿主和肠道微生物的主要能量来源，可分为可消化和不可消化两类。可消化碳水化合物在小肠中迅速分解并作为葡萄糖释放到血液中。这些包括单糖（如葡萄糖和果糖）、二糖（如乳糖和半乳糖）和多糖（包括麦芽糊精和淀粉）[37,38]。相比之下，不可消化碳水化合物如抗性淀粉和膳食纤维不会被宿主消化酶水解，因此大部分完整通过小肠，到达结肠，在那里成为微生物发酵的底物[39]。这些化合物作为特定肠道微生物的碳源，促进糖分解类群的扩增，包括厚壁菌门成员。在结肠环境中，尽管这些基因组编码的代谢功能是保守的，但其表达和活性取决于局部条件，特别是结肠主要处于厌氧状态。在这些条件下，可发酵底物作为专门细菌的碳源，导致产生乙酸、丁酸和丙酸等化合物。在微生物发酵产生的代谢物中，SCFA被认为是宿主-微生物代谢相互作用的关键介质，因为它们作为能量底物和信号分子发挥作用。这些发酵产物支持微生物交叉喂养并影响宿主生理[40]。虽然某些门的相对丰度可调节SCFA生物合成，但研究表明，产生取决于代谢途径而非仅分类学，并且进一步受饮食和肠道环境影响[16]。属于厚壁菌门和放线菌门的发酵细菌是对膳食纤维的主要响应者，因为它们启动底物降解（图2）[25]。喂食低纤维饮食的小鼠表现出更高的变形菌门含量、增加的通透性和内黏液层生长速率降低[41]。
由于宿主吸收大部分SCFA，这些功能群落作为一个关键的调节系统，调节宿主能量代谢和代谢稳态[42]。特别是丁酸和丙酸已被证明通过不同的分子途径激活肠道葡萄糖产生来调节宿主代谢，从而有助于食欲控制和能量平衡。此外，作为信号分子，这些发酵衍生的代谢物协调参与葡萄糖感知和利用的肠道途径。这种肠道信号进一步与外周代谢反应整合，包括增强的胰岛素敏感性、减少的肝脏糖异生、改善的葡萄糖摄取以及脂肪组织、肝脏和骨骼肌中脂质代谢的协调调节[43,44]。
除代谢效应外，这些代谢物在维持肠道屏障功能中也发挥关键作用。据报道，丁酸通过调节关键信号通路（包括AMPK、Akt和PKC）上调紧密连接蛋白claudin-1来增强上皮完整性[45,46]。同样，乙酸已被证明可激活NLRP3炎症小体，导致IL-18产生增加并改善肠道屏障功能[47]。
来自无菌小鼠模型的证据表明，肠道微生物来源的代谢物是肝脏药物代谢酶（包括细胞色素P450（CYP）酶）的必需调节因子。除能量代谢外，它们还有助于外源物质代谢。值得注意的是，丁酸通过芳烃受体（AhR）依赖性途径调节肝脏药物代谢，从而影响CYP酶的表达和活性[48]。
3.3. 蛋白质发酵
此外，除碳水化合物衍生的代谢物外，肠道微生物介导的蛋白质发酵在宿主代谢中也发挥重要作用。约90%的膳食蛋白质在小肠中被吸收，而剩余部分到达结肠，作为蛋白水解细菌的底物。高蛋白质摄入已被证明可增加微生物生物量，但降低科和属水平上的微生物多样性[49]。适度的膳食蛋白质限制可改善肠道菌群组成并保持肠道屏障完整性。在稳态下，宿主在小肠中高效摄取氨基酸使其对微生物来说稀缺；然而，氨基酸利用细菌（如梭菌纲）的过度生长可能与宿主竞争，特别是当膳食蛋白质有限时，而严重限制会破坏微生物多样性并增加肠道通透性[50]。富含动物蛋白的饮食（富含含硫氨基酸如蛋氨酸和半胱氨酸）可能通过刺激硫酸盐还原和硫代谢细菌来改变肠道硫代谢，从而增加H2S产生。虽然H2S在低浓度下作为生理信号分子，但过度的肠腔积累可能损害上皮代谢并促进肠道炎症。H2S的影响取决于微生物产生与宿主解毒能力之间的平衡；过量积累可能抑制细胞色素c氧化酶，损害ATP产生并破坏屏障完整性[51]。这种转变可能损害肠道稳态和代谢健康[52]。
相比之下，富含植物蛋白来源的饮食与有益属（如双歧杆菌属、粪杆菌属、真杆菌属和罗斯氏菌属）的丰度增加相关，这些属与丁酸产生和减少肠道炎症相关。这些饮食模式还与普雷沃氏菌属的富集、拟杆菌属的优势增加以及独特的微生物谱相关[38,53]。一致地3.3. 蛋白质发酵（续）
一致地，以高动物蛋白、饱和脂肪、精制碳水化合物和盐摄入为特征的饮食模式已被证明可促进病原菌生长并降低整体微生物多样性[7]。
3.4. 脂质代谢与信号传导
除蛋白质代谢外，膳食脂质在塑造肠道菌群组成和宿主代谢反应中也发挥关键作用。在动物模型中，高脂饮食消费会增加肠道通透性和粘膜免疫反应，并与代谢紊乱（包括糖尿病、肥胖和慢性炎症）的发展相关[54]。在此背景下，膳食脂肪不仅作为营养物质，还作为微生物代谢的底物。肠道细菌可将膳食脂质转化为哺乳动物宿主无法合成的代谢物，如共轭亚油酸（CLA），其已被证明通过激活PPARγ和诱导三叶因子3（TFF3）发挥抗炎作用[55,56]。此外，特定的细菌类群，包括乳杆菌属、罗斯氏菌属和双歧杆菌属，通过将多不饱和脂肪酸转化为毒性较低的衍生物作为解毒策略，积极参与膳食脂质代谢[57]。
此外，微生物来源的脂质作为信号分子，被宿主模式识别受体（包括Toll样受体（TLR）、NOD样受体（NLR）、C型凝集素受体（CLR）和G蛋白偶联受体（GPCR））识别。与此一致，无菌小鼠模型表现出明显的脂质谱改变，强调了肠道菌群在脂质代谢和全身代谢稳态中的重要作用[58]。
- 微生物组破坏产生的代谢疾病
宿主的代谢稳态受到微生物衍生功能的强烈影响，这些功能调节能量平衡、葡萄糖稳态、脂质代谢和免疫反应。值得注意的是，肠道菌群是与外源化合物（如环境污染物和治疗药物）相互作用的第一个位点，从而影响其生物转化和生物利用度[59]。通过这些过程，微生物代谢调节宿主对外部化学应激物的暴露，将环境因素与代谢调节联系起来。
肠道微生物组的破坏，通常称为菌群失调，与微生物群落结构的改变和属、种水平多样性的降低相关。因此，可用的代谢功能减少，增加了宿主稳态丧失的风险（图3）[60]。相比之下，较高的α多样性与改善的肠道稳态、减少的GI炎症和增强的代谢弹性相关[61]。
4.1. 将菌群失调与代谢疾病联系起来的炎症和组成机制
多种因素，包括宿主遗传、年龄、肠道疾病、地理位置、生活习惯、吸烟、饮酒、睡眠剥夺以及暴露于外源或环境化学物质，都可能导致菌群失调[62]。其中，饮食是微生物组成和功能最有影响力的调节因素之一。
高脂饮食已被证明不仅通过营养可用性，还通过活性氧（ROS）增加氧化应激以及诱导表观遗传改变来改变微生物组成，这可以进一步加剧微生物失衡[63]。在小鼠中，宿主来源的ROS产生增加已被证明可改变肠道菌群组成并降低微生物物种多样性[64]。这些饮食诱导的选择压力降低了整体多样性，并改变了特定类群的相对丰度。
在组成层面，特定的分类学改变与代谢疾病相关。例如，多形拟杆菌丰度降低与肥胖中循环谷氨酸呈负相关。相比之下，普雷沃氏菌copri和普通拟杆菌丰度增加与胰岛素抵抗相关（图3A）。同样，产丁酸细菌（包括梭菌纲成员）的耗竭与屏障功能受损和低度炎症相关。相反，变形菌门的富集与脂多糖负荷增加和全身炎症相关[65]。
除分类组成变化外，菌群失调相关的炎症状态伴随着微生物功能潜力的改变，这强化了代谢功能障碍。屏障支持代谢物的丧失允许微生物成分（如LPS）的易位增加，这些成分激活先天免疫受体（包括Toll样受体）并促进NF-κB信号传导[66]。尽管肠道菌群组成的改变与肥胖相关的代谢紊乱一致相关，但类杆菌属、双歧杆菌属、乳杆菌属、粪球菌属和甲烷短杆菌属等类群的富集与发生2型糖尿病和胰岛素抵抗等代谢疾病的风险较低相关。这些类群经常被描述为与炎症减少和代谢谱改善相关的抗炎代谢物的产生者[67,68]。此外，这些物种与过氧化氢产生相关，可抑制某些病原物种的生物膜形成。相反，这些群落的破坏与屏障功能受损、炎症信号增强和代谢疾病易感性增加相关（图3B）[69]。
因此，肠道菌群多样性被广泛认为是肠道和代谢健康的标志。α多样性降低一直与炎症性肠道疾病和代谢功能障碍相关。产丁酸群落的丧失和促炎类群的扩增改变了粘膜免疫调节，从而将微生物生态失衡与代谢疾病联系起来。同时，代谢疾病如2型糖尿病和肥胖，与α多样性降低相关（图3C），其特征在于微生物多样性模式的改变，而非统一的方向性变化，反映了微生物组成、炎症和代谢调节之间的复杂相互作用[70]。然而，肥胖和2型糖尿病并非普遍以α多样性降低为特征。大规模多组学研究表明，这些疾病可能反而与特定功能改变相关，包括碳水化合物代谢、支链氨基酸生物合成和胆汁酸转化的变化，即使在缺乏主要多样性丧失的情况下也是如此[71,72]。
4.2. 抗生素暴露作为肠道微生物组组成的驱动因素
肠道菌群失调可能源于环境因素，包括饮食、外源物质和其他外源性化合物，以及抗生素治疗，这会破坏微生物群落结构和功能。对宿主的影响取决于药物谱、给药方式和宿主特征[73]。
与逐渐的饮食驱动重塑不同，抗生素暴露代表一种急性生态干扰，迅速改变微生物群落结构并降低定植抵抗力。抗生素暴露已被证明可耗竭有益属如双歧杆菌属和粪杆菌属，并改变厚壁菌门门的相对丰度。这些变化破坏肠道稳态，并促进抗菌素耐药性的发展和扩展[74]。此外，抗生素诱导的菌群失调与关键细菌群（包括产丁酸的梭菌纲成员）的耗竭以及机会性病原体（如艰难梭菌）的易感性增加相关[75]。
此外，在抗生素处理的小鼠中，肠道α多样性降低与SCFA产生改变相关，而全身免疫细胞组成在基础条件下基本保持不变。然而，来自抗生素处理宿主的免疫细胞在刺激后表现出增强的促炎反应，表明微生物组破坏使宿主免疫系统向炎症易感性增加方向启动[76]。鉴于微生物失衡在宿主代谢健康中的核心作用，旨在恢复微生物生态稳定性的策略越来越受到关注。研究表明，摄入某些细菌群，包括植物乳杆菌和双歧杆菌，可减少与菌群失调相关的负面宿主效应。此外，用于治疗代谢疾病（如2型糖尿病）的某些外源化合物暴露与产丁酸细菌水平增加相关。例如，二甲双胍已被证明可促进这些有益类群的富集，有助于恢复更健康的微生物生态系统[68]。
4.3. 肠-脑轴对代谢的调节
肠-脑轴通过神经、内分泌、免疫和代谢途径整合胃肠（GI）道与中枢神经系统之间的双向通讯网络。这些信号通路虽然不同但相互关联，协调肠道和中枢代谢反应。肠道微生物组通过产生影响食欲调节、能量平衡和葡萄糖稳态的代谢物和信号分子，在调节这一轴中发挥核心作用。除上述局部炎症机制外，肠道微生物组的破坏可通过影响微生物衍生代谢物、肠道激素分泌和炎症信号来改变肠-脑通讯，从而提供菌群失调与代谢疾病发展之间的另一个机制联系[77]。
将微生物代谢与宿主代谢控制联系起来的一个关键机制涉及肠道激素分泌的调节。丁酸、丙酸和乙酸作用于肠内分泌细胞，通过与小肠和结肠上皮细胞上表达的自由脂肪酸受体2和3（FFAR2和FFAR3）结合，刺激激素如胰高血糖素样肽-1（GLP-1）和肽YY（PYY）的释放，这些激素调节饱腹感和血糖控制。这些激素通过体循环和迷走神经传入通路将信号传递至大脑[10,78]。
同样，神经信号通路提供了另一层代谢控制；微生物驱动的宿主衍生分子（如胆汁酸）的修饰可影响迷走神经传入信号和涉及食欲控制和能量消耗的下丘脑回路，为微生物组相关的代谢调节变化提供了机制基础[77]。
色氨酸是一种必需氨基酸，是血清素（5-HT）的前体，血清素是一种对调节GI生理（包括运动、分泌和肠-脑信号）至关重要的神经递质。虽然宿主肠嗜铬细胞从色氨酸合成血清素，但宿主在小肠中未吸收的膳食色氨酸部分仍存在于肠腔中，特定的肠道微生物可将其作为代谢底物利用。通过脱羧反应，这些细菌将色氨酸转化为色胺，色胺可激活血清素受体4（5-HT4R），从而影响肠道运动并促进肠-脑通讯，因为用产色胺细菌定植无菌小鼠已被证明可增强结肠分泌并改善胃肠道运动[79]。
- 饮食干预策略
肠道菌群的多样性部分决定了微生物对饮食干预的反应；然而，食物摄入的变化可改变其组成和功能，从而影响宿主健康（表2）。膳食植物化学物质常见于植物中，如辣椒、姜黄、辣木和咖啡。这些化合物代表一大类天然化合物，包括辣椒素类、类胡萝卜素、姜黄素、多酚、类黄酮、单宁和酚酸如咖啡酸[80]。一小部分摄入的植物化学物质作为外源物质被代谢，生物利用度低；然而，剩余化合物到达结肠，肠道细菌通过水解、还原、二羟基化、去甲基化、脱羧和环裂解修饰其化学结构，导致产生生物活性代谢物[81]。例如，一项小鼠研究表明，肠道菌群可能影响姜黄素向二氢姜黄素（DHC）、四氢姜黄素（THC）和六氢姜黄素（HHC）的生物转化，对宿主健康有影响[82]。饮食调整，从特定植物衍生成分的变化到更广泛的饮食模式，加上微生物介导的转化，可调节肠道微生物组成和功能，从而影响宿主健康。
定期摄入富含植物化学物质的食物，包括草药、香料、水果、豆类和全谷物，以及地中海饮食和绿色地中海饮食，与微生物组成和功能的调节以及宿主疾病（如肥胖和糖尿病）的减少相关。以高全谷物、益生元、水果和蔬菜摄入为特征的饮食与喹啉酸浓度降低相关，喹啉酸是一种NMDA受体激动剂，在升高水平时产生神经毒性作用[92]。这种饮食模式与普拉梭菌和哈氏厌氧菌丰度增加相关，两者均可产生丁酸。此外，这种饮食模式还改善了葡萄糖代谢和炎症标志物的调节[93]。
相比之下，限制可发酵糖的饮食干预，如生酮饮食，与肠道微生物组成的独特改变相关。摄入高脂肪和蛋白质且碳水化合物摄入极低的饮食的个体减少了微生物可及碳水化合物的可用性，导致纤维降解菌和短链脂肪酸产生菌丰度降低[94]。这些微生物变化改变了微生物代谢输出。尽管如此，几项研究也将生酮饮食与潜在益处联系起来，包括改善葡萄糖调节和对神经精神疾病的影响。
总体而言，特定的饮食模式与微生物调节相结合，可调节宿主健康。在此背景下，地中海饮食，包括膳食纤维和富含抗氧化剂的生物活性化合物，已被证明可调节肠道菌群。研究报告称，拟杆菌门、梭菌属、普拉梭菌、乳杆菌和双歧杆菌水平升高，同时厚壁菌门门相对丰度降低[95]。这些微生物变化影响有益代谢物的产生，这与宿主免疫和代谢健康的改善相关。
- 未来展望
阐明特定饮食模式如何塑造肠道菌群的进展，对于澄清宿主代谢调节的复杂性至关重要。从描述性关联转向对饮食-微生物-宿主相互作用的机制表征尤其重要，因为微生物生物转化可将膳食植物化学物质转化为生物活性代谢物。识别负责这些过程的关键微生物酶和菌群，将是阐明肠道衍生分子如何作为信号配体调节糖脂代谢等过程的关键。最终，将多组学方法与宿主代谢表型分析相结合，将能够开发精准营养策略，允许靶向饮食干预以纠正菌群失调并减缓代谢紊乱（如肥胖和2型糖尿病）的进展。
- 结论
总之，当前证据表明，饮食对肠道菌群的调节是宿主代谢调节的关键决定因素。通过将膳食成分转化为生物活性代谢物，微生物组调节肠道屏障完整性、免疫反应和全身代谢稳态，从而在调节宿主生理中发挥核心作用。微生物组组成和功能的改变与代谢疾病一致相关，并反映了微生物群落的结构变化和微生物代谢活性的功能变化。除调节外周代谢途径外，肠道微生物组通过肠-脑轴整合微生物衍生代谢物与激素和神经内分泌信号，从而有助于宿主能量平衡。更深入地理解饮食-微生物组-宿主相互作用，对于推进预防和管理微生物组相关代谢疾病的综合性和转化性策略至关重要。
作者贡献：概念化，A.E.H.-V., P.N., N.B., 和 U.K.R.；文献综述和调查研究，A.E.H.-V., G.M.-M., 和 L.Y.A.-M.；初稿撰写，A.E.H.-V., 和 C.L.-O.；审阅和编辑，C.L.-O., P.N., N.B., 和 U.K.R.；监督，P.N., N.B., 和 U.K.R.；资金获取，P.N., 和 U.K.R.。所有作者均已阅读并同意发表的手稿版本。
基金：本研究由美国农业部-国家食品与农业研究所（USDA-NIFA）资助，项目编号2024-38821-42101和2022-38821-37343，以及美国国家科学基金会（NSF）资助，项目编号2242771和1920920。
数据可用性声明：本研究未创建或分析新数据。数据共享不适用于本文。
利益冲突：作者声明无利益冲突。
（参考文献列表已省略，以符合要求）
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