微生物群的秘密

莫拉·沃克(Maura E. Walker)澳门威尼斯人注册网站研究了我们吃的东西如何在最小的层面上影响我们的身体,从细胞中的分子到单个蛋白质再到肠道微生物群;她的工作可能会推动下一阶段的精准营养。
微生物群的秘密
肠道里充满了数万亿的微生物。波士顿大学营养学家莫拉·e·沃克澳门威尼斯人注册网站研究它们,寻找有助于预防和治疗糖尿病和心脏病的线索
你比人类更像微生物,至少从数量上看是这样。人体大约有37万亿个细胞,但它是更多微生物的家园——仅肠道就有100万亿个细胞。在你的肚子里游泳和蠕动的是1000多种细菌,以及许多真菌和病毒。它们共同构成了你的肠道微生物群,这是一个对你来说独一无二的微生物群落,可以帮助你从食物中获取能量,保持你的免疫系统运行。
但有时,我们的小伙伴也会与我们作对,有害的微生物群在肥胖、抑郁、癌症、糖尿病和其他疾病中发挥着作用。决定它们是敌是友的一个潜在因素是:我们的饮食。
虽然我们大多数人都知道,狼吞虎咽地吃炸鸡和冰淇淋会危及我们的健康,但波士顿大学的营养科学家莫拉·e·沃克说,澳门威尼斯人注册网站研究人员还不太确定,当我们吃不同的食物时,身体的最小水平到底发生了什么。科学已经证明了饱和脂肪饮食与心脏健康不良之间的联系,但是这些鸡翅和圣代对细胞分子、单个蛋白质和肠道微生物群到底有什么影响呢?
沃克说,在与糖尿病和心脏病等心脏代谢紊乱作斗争时,不知道会使科学处于不利地位。弄清楚饮食引起的确切的生物变化,以及为什么它们对每个人的影响不同,你就可以确定谁可能面临最大的风险,甚至可以提出更早的检测和预防工具。
沃克是波士顿大学健康与康复科学学院萨金特学院营养学助理教授,他的澳门威尼斯人注册网站研究将实验室生化工作与流行病学调查和数据科学结合起来,详细介绍了从晚餐到疾病的过程。他说:“我们越来越多地了解个体对饮食的不同反应——如果我吃了什么东西,随着时间的推移,我的微生物反应可能与你的不同。”“我们能否利用微生物群以及与饮食的相互作用来解释这一点?”她说,她的目标是破译“真正丰富的生物学数据”,这将使她“了解饮食和疾病之间的身体机制”。
在最近的澳门威尼斯人注册网站研究中,沃克仔细澳门威尼斯人注册网站研究了超加工食品、健康饮食模式的化学特征和动脉阻塞的蛋白质生物标志物。她的工作可以帮助加快下一阶段的精准营养,使临床医生能够为个别患者量身定制饮食,并使用生物标志物测试,在任何症状出现之前几十年就发现疾病风险。
她说:“我使用人口数据和生物数据——澳门威尼斯人注册我们的基因、微生物群的信息——来帮助更好地了解饮食如何影响我们整个成年期的健康,以及老年期的健康,并影响健康的老龄化。”
例如,在《美国临床营养学杂志》上发表的一项澳门威尼斯人注册网站研究中,沃克和一个国际澳门威尼斯人注册网站研究小组澳门威尼斯人注册网站研究了不同的碳水化合物饮食如何影响肠道微生物群和微生物衍生代谢物,这些代谢物是由消化产生的分子。他们发现富含全谷物和其他未精制碳水化合物的饮食对肠道微生物群有积极影响,增加了玫瑰花菌的数量,玫瑰花菌是一种方便的小生物,可以帮助预防炎症。相比之下,当参与者食用精制谷物(如白米饭、白面包和白意大利面)时,他们的玫瑰花菌和微生物厌氧菌(有助于分解膳食纤维)的水平较低。全谷物饮食也与粪便样本中较低浓度的二级胆汁酸有关。次生胆汁酸与结肠癌有关。
我们的最终目标是确定与饮食相互作用的生物和其他因素,我们可以在疾病过程的早期发现这些因素,并在更早的时候进行预防。
虽然以前的澳门威尼斯人注册网站研究已经表明了全谷物饮食对健康的好处,但沃克详细、微观的方法有助于阐明原因和方式。她分析的是整个饮食,而不是单个食物,分析的时间跨度是几年,而不是几天或几周。作为弗雷明汉心脏澳门威尼斯人注册网站研究项目的一名调查员,这是一个由美国联邦调查局领导的专注于心血管疾病的队列项目,她能够回顾30年来数千人的饮食习惯。
沃克说:“我可以看到饮食是如何随着时间的推移而变化的,它们是如何与疾病联系在一起的。”沃克也是波士顿大学乔巴尼亚和阿维迪安医学院健康科学助理教授。“我们的最终目标是确定与饮食相互作用的生物和其他因素,我们可以在疾病过程的早期发现这些因素,并更早地进行预防。”目前,我们关注的是血压、血脂等风险因素,这些因素可能要到中年甚至成年后才会出现。”
扩大营养师的作用
数以万亿计的微生物、成千上万的人、几十年的饮食需要澳门威尼斯人注册网站研究,因此有大量的数据需要处理。尽管沃克在生物学实验室接受过培训,但她不得不跨学科地将数据科学和流行病学知识添加到她的技能组合中。这也越来越多地反映在她的教学中。她说,精确营养的兴起——将像沃克这样的科学家产生的数据汇总成针对个人及其独特微生物群的饮食和建议——“为营养师创造了一个全新的工作领域和部门。”
“当我观察蛋白质或代谢物时,并不是只有10种;我看到的是数百个,也许超过1000个,”她说。“数据科学是我们真正需要强调的东西,以推动该领域的发展,并专注于培训我们的营养学学生。”
这一领域的扩张反映在萨金特营养项目最近聘用的其他专业知识上(沃克于2020年加入该学院),比如遗传学和饮食专家尼古拉·麦基恩(Nicola McKeown)和澳门威尼斯人注册网站研究能量调节和营养的梅根·麦克罗里(Megan McCrory)。
目前,沃克的重点是增加现有的数据——澳门威尼斯人注册美国人吃什么、他们的基因、他们的生物系统。最终,所有这些都可以接入人工智能程序,计算个人生病的几率,并建议一种饮食方式,让他们走上更健康的道路。
沃克说:“如果我们能收集到澳门威尼斯人注册你的所有数据,我们能否利用先进的数据科学来准确地告诉我们,为了达到某个目标,你应该吃什么,无论是停药还是减肥?”
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