微生物群组成和功能的驱动因素是饮食，以肠道菌群为目标的饮食，可以通过加强、引入或消除特定的功能或分类群，被证明是实现精医疗的潜在途径。那么是否存在广泛的、并非个性化的饮食建议，来利用微生物群与宿主的相互作用来改善人类健康呢？
斯坦福大学医学院的研究团队在《Cell》上发表了一项前瞻性随机多组学研究，系统深入地探究了富含膳食纤维和发酵食品的饮食干预对人体肠道菌群和免疫状态的差异性和个体性影响，揭示了饮食干预后肠道菌群和免疫之间的相互关系。
研究的方法
将36名年龄在39-63岁之间的健康受试者随机分成两组，每组18人进行高纤维饮食或高发酵食品饮食干预。试验共包括3周基线期，4周提升期，在这段时间里参与者逐渐增加各自饮食的摄入量；6周维持期，受试者保持高水平的纤维或发酵食品饮食；4周选择期, 受试者可以选择自己想要的饮食。纵向收集血液和粪便样本，对样本进行菌群组成、功能和代谢水平的评估，血液则样本用于从系统水平分析免疫系统，包括测量循环细胞因子水平、细胞特异性细胞因子响应信号、稳态时的细胞频率和免疫细胞信号。
研究的结果
1. 增加特定的膳食纤维或发酵食品的摄入量
高纤维饮食组的纤维摄入量由21.5±8.0 g每天逐渐增加到45.1±10.7 g每天，主要的来源有水果、蔬菜、豆类、谷物、肉类、乳制品、坚果和种子等。高发酵食物饮食组的受试者由平日的每天食用0.4±0.6份发酵食品，逐渐增加到每天6.3±2.9份，主要的发酵食品来源为酸奶、酸乳酒、发酵干酪、发酵蔬菜、蔬菜盐水饮料、康普茶和其他发酵非酒精饮料等。
2. 高纤维饮食改变菌群的功能，引发一些个性化的免疫反应
在高纤维饮食干预中，微生物蛋白相对丰度增加，并且这种纤维摄入量与粪便总碳水化合物存在明显的正相关（p=8e-4），说明肠道菌群的密度随着纤维摄入的增加而增加，也就是说纤维可能促进了擅长纤维降解的细菌的生长。除此之外，研究还发现免疫系统对高纤维干预的响应是不同的。“高炎症”组中的单核细胞、B细胞、CD4和CD8 T细胞中的JAK / STAT和MAP激酶信号不断增加，受试者稳态免疫激活水平普遍提高，而“低炎症”组的表现结果却相反。
3. 发酵食物可增加菌群的多样性，减少炎症标志物
与高纤维饮食组相比，高发酵食品饮食组的微生物群表现出多样性的总体增加。这主要是转移或形成新菌群的结果，发酵食品的摄入使得肠道菌群间接接受以前未检测到的菌株或增加其代表性。研究还发现19种细胞因子、趋化因子和其他炎症血清蛋白水平降低，在稳定的状态下细胞因子水平升高与慢性低度炎症有关系，因此结果表明发酵食物的摄入增加了菌群的多样性，减少了宿主炎症的标志物，减轻炎症反应。
4. 宿主的免疫系统和肠道菌群的相互作用
碳水化合物活性酶（CAZymes）与炎症响应相关的蛋白具有高的负相关性，这可能就是作为饮食、肠道菌群和宿主生理之间的直接联系。免疫细胞频率与粪便SCFAs之间也存在着相对较高的相关性。随着粪便丁酸盐的增加，B细胞频率随之降低，这有助于改善多种免疫介导的疾病，比如多发性硬化症、风湿性关节炎和1型糖尿病。
总之，这项研究表明了饮食-菌群-免疫轴之间的联系：高纤维饮食改变菌群功能并引发个体化免疫反应；发酵食品饮食增加肠道菌群的多样性并减少炎症标志物。摄入发酵食品可能是有助于对抗工业化社会普遍存在的人体肠道微生物多样性下降和炎症增加的有效手段，而且未来是否存在含有高纤维和高发酵食物的饮食对宿主肠道微生物群与免疫系统具有协同影响作用也将是一个有趣的问题。
