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越来越多的研究表明肠道微生物在调节许多慢性疾病的发病风险中发挥着重要的作用，包括炎症性肠病、肥胖、2型糖尿病、心血管疾病和癌症等等。众所周知，饮食在塑造肠道菌群的组成中发挥关键作用，研究发现，饮食的改变可以在24小时内引起肠道菌群发生很大的变化。因此，通过饮食改变肠道菌群组成可能是一种潜在的有效的疾病治疗手段。2017年4月，一篇发表在《转化医学杂志》上的论文系统评估了一些常见的膳食成分对肠道菌群的影响。特定类型的饮食可以对宿主肠道菌群组成产生可预见的改变，菌群的改变又可影响宿主的免疫和代谢参数，对人类健康产生广泛的影响。饮食调节机体菌群，肠道菌群与机体健康和疾病密切相关，熟悉和了解这种相互关系为我们通过饮食治疗疾病与维持人类健康提供了诸多可能。
肠道微生物通过合成维生素和必需氨基酸以及从膳食成分产生重要的代谢产物来促进宿主健康。肠道菌群产生的短链脂肪酸（比如乙酸、丙酸和丁酸）是肠道上皮细胞主要的能量来源，可以增强肠道黏膜屏障功能。此外，无菌小鼠的研究表明肠道菌群可以直接促进肠道局部免疫，也可以间接影响宿主的全身免疫。
这些让我们对于如何修饰肠道菌群的组成产生越来越多的兴趣。突然改变饮食，比如变成严格的动物性饮食或植物性饮食，可以在24小时内改变肠道菌群组成，而在中止后的48小时内又回复到基准水平。此外，给动物饲喂高脂或高糖饮食后的肠道菌群更容易导致昼夜节律紊乱。研究也表明一些严重的系统应激和炎症，比如严重烧伤诱导的炎症，也可以在一天内使肠道菌群发生剧烈的变化。
图片来源：Singh et al. J Transl Med (2017) 15:73
膳食营养与肠道微生物
蛋白质
蛋白质、脂肪和碳水化合物是日常饮食中的三大主要营养素。作为机体内第一营养要素的蛋白质对肠道菌群的影响取决于其来源，不同来源的蛋白质对肠道菌群组成产生不同的影响。植物蛋白能够增加双歧杆菌和乳杆菌属的细菌数目，导致短链脂肪酸的增加，进而增强肠道屏障功能，减少炎症反应的发生。而动物蛋白则导致拟杆菌属、Alistipes菌属、嗜胆菌属和瘤胃球菌属的细菌数目增加，而双歧杆菌属的细菌数目减少；这与短链脂肪酸的产生减少和氧化三甲胺水平升高有关，氧化三甲胺可促进动脉粥样硬化的发生，增加心血管疾病的风险。
一项研究比较了热量相当的高动物蛋白饮食和高碳水化合物高纤维的植物性饮食发现，食用植物性饮食的个体体重相对稳定，而食用高动物蛋白饮食的个体在3天后体重明显下降。虽然高蛋白低碳水化合物的饮食可能有助于减肥，但是却对健康有很大的危害。高蛋白低碳水化合物的饮食导致肠道中罗氏菌属细菌和直肠真杆菌数量的减少以及粪便中丁酸水平的降低。炎症性肠病患者与健康对照相比，粪便中罗氏菌属细菌和其它产丁酸的细菌数量也明显降低，健康对照肠道中的直肠真杆菌是炎症性肠病患者的10倍多。一项76581位参与者前瞻性研究中发现，高蛋白特别是动物性蛋白的摄入导致的这种肠道菌群改变与炎症性肠病风险增加有关。
小鼠研究发现高蛋白的摄入会增加胰岛素样生长因子1（IGF-1）的水平，这些又与癌症和糖尿病发病风险以及总死亡率增加有关。一项研究发现植物性蛋白饮食比动物性蛋白饮食相比，死亡率更低。因此，长期坚持高蛋白特别是动物蛋白的饮食习惯也可能会增加结肠疾病和其它疾病的风险。
图片来源：Singh et al. J Transl Med (2017) 15:73
脂肪
脂肪依据其类型不同也存在很大差异。高饱和脂肪和反式脂肪的饮食被认为会通过上调血液总胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇水平增加心血管疾病的风险。另一方面，一些健康促进的脂肪，比如单不饱和脂肪和多不饱和脂肪，对于缓解慢性疾病的风险是非常重要的。典型的西方饮食通常富含饱和脂肪和反式脂肪，而缺乏单不饱和和多不饱和脂肪酸，长期食用可能导致许多健康问题。高脂饮食会增加总的厌氧微生物和拟杆菌的数目。与基础水平相比，减少脂肪的摄入会增加粪便中双歧杆菌的丰度，伴随着空腹血糖和总胆固醇水平的降低。大鼠研究表明高脂饮食的摄入会导致肠乳杆菌的显著减少和产乙酸和丙酸的细菌显著增加，包括梭菌目、拟杆菌属和肠杆菌目的细菌。肠乳杆菌的丰度与大鼠的脂肪量和体重呈负相关。
不同类型的脂肪对肠道菌群的影响也不同。研究比较了猪油脂肪和鱼油脂肪，发现猪油喂养的小鼠拟杆菌属和嗜胆菌属细菌增多，而鱼油喂养的小鼠放线菌门（双歧杆菌和Adlercreutzia菌）、乳酸菌（乳杆菌和链球菌）和疣微菌门（Akkermansia muciniphila）细菌增多。此外，猪油喂养的小鼠与鱼油喂养小鼠相比，系统性的TLR激活、白色脂肪组织炎症增加，胰岛素敏感性受损。这种差异部分是由于不同脂肪导致肠道菌群的差异造成的，将猪油喂养的小鼠和鱼油喂养的小鼠的肠道菌群转移到抗生素处理的小鼠中，不仅获得与供体小鼠相似的菌群，也表现出供体小鼠相似的炎症和代谢表型。猪油中主要为饱和脂肪酸，而鱼油中富含不饱和脂肪酸，这些研究表明高饱和脂肪的饮食可能通过TLR信号促进代谢炎症的发生。
图片来源：Singh et al. J Transl Med (2017) 15:73
碳水化合物
可消化吸收的碳水化合物（淀粉、糖类）
碳水化合物是研究调节肠道菌群组成的能力最深入的膳食成分。食物中的碳水化合物主要分为两类：可消化的和不可消化的。可消化的碳水化合物可以在小肠中被酶促分解，包括淀粉和糖类，如葡萄糖、果糖、蔗糖和乳糖。经过分解，这些化合物释放葡萄糖进入血液循环，刺激胰岛素反应。给人类以水果的形式补充高含量的葡萄糖、果糖和蔗糖可增加双歧杆菌的相对丰度，而减少拟杆菌的数量。在另一项研究中，饮食中添加乳糖也表现出同样的菌群变化，同时梭状芽孢杆菌的数量减少。值得注意的是，许多梭状芽孢杆菌群XIVa（Clostridium cluster XIVa）细菌与肠易激综合征有关。有研究发现，补充乳糖也能增加粪便中有益的短链脂肪酸的水平。这一结果非常意外，因为乳糖通常被认为是一种潜在的胃肠道刺激因子（比如乳糖不耐症）。更进一步的研究有助于我们澄清乳糖的作用。
糖精、三氯蔗糖和阿斯巴甜是三种常见的人工甜味剂，关于饮食中添加人工甜味剂也是备受争议。最初认为，人工甜味剂不仅赋予食物美味，而且具有无热量或极低热量的特点，因此通常被认为可以替代天然的糖类，适合需要减肥或患有糖尿病的人群食用。然而，2014年的一项研究表明人工甜味剂可能比葡萄糖和蔗糖更容易诱导葡萄糖耐受不良。有趣的是，人工甜味剂可能是通过改变肠道菌群来起作用。食用糖精的小鼠出现肠道菌群紊乱，拟杆菌的相对含量增加而罗伊氏乳杆菌减少，进而诱导机体代谢功能的紊乱，诱发代谢性疾病的发生。这些证据似乎表明，与传统认为的想法，人工甜味剂可能比天然糖类更加不健康。
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不可消化的碳水化合物（纤维素）
与可消化的碳水化合物相比，不可消化的碳水化合物包括纤维素和抗性淀粉不能在小肠中被酶促分解。然而，当它们进入大肠时会被大肠里的微生物发酵分解。因此，膳食纤维是一种“微生物可利用的碳水化合物”的好的来源，能被微生物利用，为宿主提供能量和碳源。在这一过程中，它们可以改变肠道环境。纤维的这种特性使得它成为一种潜在的益生元，益生元就是那些通过选择性的刺激一种或少数几种菌落中的细菌的生长与活性而对宿主产生有益的影响从而改善宿主健康的不可消化的膳食成分。益生元的来源包括大豆、菊粉，未经加工的小麦和大麦，生燕麦和不可消化的寡聚糖，如果聚糖、聚葡萄糖、低聚果糖（FOS）、低聚半乳糖（GOS）、低聚木糖（XOS）和低聚阿拉伯糖（AOS）。饮食中缺乏这些物质可导致肠道总细菌丰度降低，相反，饮食中富含这些碳水化合物可以增加肠道细菌的丰富度。关于它们对特定类型细菌的影响，许多研究表明富含不可消化的碳水化合物的食物可增加肠道双歧杆菌和乳酸菌的数量。富含全谷物和麦麸的不可消化的碳水化合物饮食与肠道双歧杆菌和乳杆菌的增加有关。其它不可消化的碳水化合物，比如抗性淀粉和全谷物大麦，也可增加直肠真杆菌、瘤胃球菌属和罗氏菌属细菌的丰度。此外，以低聚果糖、聚葡萄糖和低聚阿拉伯糖为基础的益生元能降低梭状芽孢杆菌和肠球菌的数量。结直肠腺瘤患者肠道中罗氏菌属细菌和真杆菌通常较低，而肠杆菌通常较高。研究也发现，结直肠腺瘤的人群的饮食中通常缺乏膳食纤维且短链脂肪酸的产生较低。
除了影响肠道菌群的组成，益生元也能导致代谢和免疫标记发生改变，降低促炎症的细胞因子IL-6和胰岛素抵抗。另有研究表明益生元可降低体重和血清甘油三酯、总胆固醇、低密度脂蛋白胆固醇的浓度。
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多酚
膳食多酚，包括儿茶素类、黄酮醇类、黄酮类、花青素、原花青素和酚酸等，由于其抗氧化特性而受到广泛关注。常见的富含多酚的食物包括水果、种子、蔬菜、茶叶、可可豆和红酒等。关于膳食多酚对肠道菌群的影响，其中变化较大的包括双歧杆菌和乳酸菌。红酒多酚可以增加肠道中拟杆菌的相对含量。双歧杆菌是一种常见的益生菌菌株，具有调节免疫、预防肿瘤和改善炎症性肠病等健康作用。可可多酚能显著升高血清高密度脂蛋白胆固醇的水平，而显著降低血清甘油三酯和C-反应蛋白的浓度。此外，水果多酚的抗菌活性研究发现肠道致病菌金黄色葡萄球菌和鼠伤寒沙门氏菌对这些化合物高度敏感。膳食多酚也能显著降低致病性的梭状芽孢杆菌（产气荚膜梭状芽孢杆菌和溶组织梭状芽孢杆菌）的水平。
饮食模式与肠道菌群
现在比较普遍的饮食模式包括西方饮食、无麸质饮食、杂食、素食和地中海式饮食，许多研究关注了这些饮食模式对肠道菌群的影响。
高动物蛋白、高脂和低纤维的西方饮食肠道总细菌数以及有益的双歧杆菌和真杆菌的数目显著下降。西方饮食也能导致促癌的亚硝胺和炎症的产生。
食用无麸质饮食30天，肠道有益菌双歧杆菌和乳酸菌的数量降低，而一些潜在的有害菌数量增加，特别是大肠杆菌和总的肠杆菌科细菌。另有研究发现，短期食用无麸质饮食导致瘤胃球菌和罗氏菌降低，食物谷菌科和梭菌科的细菌增加。
素食的饮食模式对肠道菌群的影响，在不同的研究中得到了不同的结果，因此存在争议，还需要进一步的研究。
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地中海式饮食被认为是世界上最健康的饮食模式之一，其主要特点为富含蔬菜水果、五谷杂粮、豆类和坚果等植物性食物，橄榄油为主要食用油，每天食用适量的乳制品，每周食用少量鱼、禽肉和蛋类，并且每天饮用少量红酒。地中海式饮食富含单不饱和和多不饱和脂肪酸，富含多酚和其它抗氧化剂，富含膳食纤维。对地中海式饮食模式的依从性越高，可以增加粪便中短链脂肪酸的水平，增加普氏菌和其它硬壁菌门细菌的数量。然而，对地中海式饮食模式的依从性越低与氧化三甲胺水平升高有关，氧化三甲胺可增加心血管疾病的发病风险。地中海式饮食也能改善肥胖、脂类代谢谱和炎症，这些改变与肠道中乳杆菌、双歧杆菌和普氏菌属细菌增多以及梭菌属细菌减少有关。
营养均衡与营养“菌”衡
蛋白质、脂肪、碳水化合物和膳食多酚等都能诱导肠道菌群的改变，进而影响宿主的免疫和代谢。动物蛋白的摄入与总细菌多样性呈正相关，增加耐胆酸的拟杆菌、Alistipes菌和嗜胆菌属的细菌，降低罗氏菌属细菌和直肠真杆菌。高饱和脂肪的饮食增加总的厌氧微生物的数目和拟杆菌与嗜胆菌属细菌的相对丰度。高不饱和脂肪可增加放线菌门、疣微菌门的一些细菌和乳酸菌的数量。可消化和不可消化的碳水化合物都能增加双歧杆菌和抑制梭状芽孢杆菌的数量，但是仅仅发现不可消化的碳水化合物可以增加乳杆菌属、瘤胃菌属、罗氏菌属细菌和直肠真杆菌的数量。膳食多酚也能增加双歧杆菌和乳酸菌的数量而降低肠道致病性的梭状芽孢杆菌。
大量的研究表明肠道菌群影响我们的健康。肠道菌群在许多疾病的发生和发展中发挥重要作用，包括肥胖、牛皮癣、自闭症和情绪障碍等。饮食、肠道微生物和健康之间的密切联系表明我们可能通过调节饮食来改善我们的健康。饮食能够调节肠道微生物，进而对整体健康产生深远影响，这种影响可能是有利的，也可能是有害的，依赖于其所影响的肠道细菌的性质和丰度。例如，高脂饮食会降低肠道有益的Akkermansia muciniphila和乳杆菌的数量，这些细菌与健康的代谢状态有关。这一结果为我们如何通过饮食干预来改善一些复杂疾病，比如肥胖和糖尿病，提供了一个很好的思路。此外，肠道菌群的研究也为我们治疗一些疑难杂症提供了新的可能性。例如，粪菌移植已经成功的应用于溃疡性结肠炎、艰难梭菌感染、肠易激综合征甚至是肥胖。一些皮肤病，包括牛皮癣和过敏性皮炎，也能通过重建肠道菌群得到改善。肠道菌群也被发现可以影响癌症免疫治疗、放疗和化疗的反应。饮食能够调节宿主与肠道微生物之间的相互关系，预示着一场新的革命即将来临，也为疾病治疗提供新的前景。
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