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圣地亚哥州立大学的研究人员发现了利用食物作为药物的新方法

圣地亚哥州立大学的研究人员发现了一种利用食物作为药物的新方法,这对控制我们肠道中的有害微生物有着深远的影响,同时通过促进有益细菌的生长来平衡微生物多样性。

我们吃的食物通常会影响我们的肠道菌群。新的研究表明,它们是通过触发噬菌体的产生来做到这一点的。噬菌体是一种感染并在细菌内部复制的病毒。这些食物中的化合物具有抗菌作用,能使噬菌体复制。

研究人员首先确定哪些食物是抗菌的,然后对它们进行分析,最后将其缩小到一个候选名单。在研究细菌的生长曲线时,他们发现,虽然细菌会随着时间的推移而繁殖,但它们的数量最终会趋于稳定。然而,如果噬菌体被激活,那么细菌的生长就会完全停止,它们的数量会急剧下降,直到它们被消耗殆尽。

他们测试的有抗菌作用的食物包括蜂蜜、甘草、甜叶菊(一种从甜叶菊植物中提取的代糖)、阿斯巴甜、辣酱、香草(如牛至)、香料(如肉桂和丁香)、大黄、uva ursi(熊果)和楝树提取物。他们还测试了牙膏,因为已知牙膏含有抗菌化合物。其中,蜂蜜、甜叶菊、阿斯巴甜、楝树和uva ursi对噬菌体的产生影响最大。

微生物群落由数百种不同的细菌及其宿主噬菌体组成。实际上,我们可以通过调整我们所食用的食物来应对某些情况,这将影响微生物的多样性,进而影响健康和疾病。我们还发现一些食物可以作为噬菌体抑制剂,可以用来控制致病病毒。”

Lance Boling,圣地亚哥州立大学分子生物学家和研究助理

我们的肠道微生物群可以影响认知能力、新陈代谢、体重增加或减少、我们的情绪,甚至导致抑郁。它还会引起炎症,从而导致癌症、糖尿病、克罗恩病和肠易激综合症。经过仔细的分析和计划,食物可以作为纠正不平衡的药物。

“这表明,我们可以用常见的膳食化合物来塑造人类肠道微生物群落,”圣地亚哥州立大学微生物生态学家、病毒学研究的先驱Forest Rohwer说。“在不影响其他细菌的情况下杀死特定细菌的能力,使得这些化合物非常有趣。”

Boling在Rohwer实验室从事微生物研究。他们的发现将于1月13日发表在《肠道微生物》杂志上。

当噬菌体复制时,它们杀死宿主细胞并进入环境,这可能导致一个级联效应,即它们感染周围的细菌细胞。当噬菌体在细菌内部生长时,每个细菌细胞都会破裂,从而产生数百个新的噬菌体。当它们在微生物群中释放时,如果有更多的细菌存在,它们将继续感染细菌。

博林说:“目前已知的化学触发因素并不多,我们想找到这些‘噬菌体’诱导物,或者是什么导致噬菌体DNA分离和复制。”

一旦研究人员选择了具有已知和感知的抗菌作用的食物,他们就会选择代表两种主要肠道门的细菌,拟杆菌门和厚壁菌门,包括致病菌和有益菌。他们将食物化合物从117个候选化合物中缩小到28个,并进行了噬菌体诱导试验。观察有无食物化合物时细菌的生长情况,以作比较。使用流式细胞术对样品进行处理,流式细胞术是一种检测病毒等微小颗粒的灵敏方法。

虽然其他研究的重点是增加治疗性噬菌体的数量,但本研究进一步探索117种常用食品、化学添加剂和植物提取物对普通肠道细菌的生长和噬菌体生产能力的还原作用。

博林解释说,这种简化的方法“类似于从花园中拔除杂草,以便更好的植物有生长的空间”,因此才有了“肠道美化”这个术语。

相反,过度食用广谱抗菌食品可能导致与使用抗生素药物可能产生的肠道多样性低相关的代谢状态。正确理解和利用这些食物化合物有助于治疗或预防与肠道失衡有关的疾病,并促进整体健康。

“我们很高兴能找到更多的噬菌体诱导剂,并确定它们工作的分子机制,”Rohwer说。“可能有成千上万种化合物可以用来消灭不需要的细菌。”

研究人员建议,应该进一步研究发现是噬菌体诱导剂的食物,以阐明其分子机制。尽管噬菌体的重要性以及它们是生物圈中最多产的生物实体这一事实已得到公认,但人们对导致细菌产生噬菌体并将其释放到环境中的触发因素知之甚少。阐明这些机制将有助于我们进一步了解细菌和噬菌体如何塑造它们所生活的生态系统。

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