2024年10月30日，伦敦国王学院和加州大学戴维斯分校联合在《Nature Microbiology》发表论文“Design and reporting of prebiotic and probiotic clinical trials in the context of diet and the gut microbiome”（Q1，IF=22.9），研究了人类研究中饮食对益生元和益生菌功效影响的当前证据，包括潜在机制。建议将习惯性饮食作为益生元和益生菌干预研究的一个变量。为益生元和益生菌（以及其他生物干预措施）的人体临床试验的设计、实施和报告提供建议，以考虑饮食和营养的任何影响。
研究背景
益生菌是“在足够数量给予时，对宿主带来健康益处的活微生物”。最广泛可用和常用的益生菌是特定菌株的双歧杆菌和乳酸菌，尽管其他菌群如酵母菌和阿克曼菌属也在使用。与益生元相比，益生菌通常不会对微生物组组成产生大的影响。因此，尽管定植的益生菌经常被研究，但临床试验通常关注益生菌对宿主生理或健康结果的影响。益生元和益生菌都广泛可用，并已成为食品和膳食补充剂中的常见成分。临床研究表明，益生元和益生菌可以预防或治疗许多传染性和非传染性疾病。然而，对这些干预的反应存在很大差异。因此，了解导致这种变异和对益生元和益生菌使用的反应性的因素非常重要。饮食就是这样一个因素，因为它既可以是一个潜在的混杂因素（即通过独立机制影响微生物组和健康），也可以是益生元和益生菌功能在位的中介因素。背景饮食可能通过改变益生元目标微生物的活动来增强或减弱益生元的功效。同时，饮食成分可能直接通过改变益生菌获取所需营养物的途径来影响益生菌，间接通过调节常驻微生物组和宿主的免疫和代谢状态来影响益生菌。饮食还可能调节益生元和益生菌如何从载体基质中释放，以及这些基质作为营养源的相对重要性。
研究内容
在连续体的一端，饮食暴露的变化可以被接受，但仍需要进行测量（左）。在严格控制的人类试验中，饮食摄入的协调可能包括（从左到右）：（1）排除在过去4周内摄入过益生菌或益生元的人；（2）测量基线饮食摄入，并根据指定的暴露水平选择组别，或通过感兴趣的暴露进行分层随机化，以确保试验的两个臂中均匀分布；（3）重复粪便样本采集，以测量在益生菌或益生元干预之前习惯性饮食期间微生物组的稳定性；或（4）在益生菌或益生元干预之前，纳入一个所有参与者都摄入相同饮食的预热标准饮食期。
一系列因素被认为会影响益生元和益生菌潜在效果。这些因素与干预措施有关（例如，益生菌菌株、益生元类型以及消费的频率、持续时间和剂量），与被研究人群的宿主相关因素（例如，年龄和健康状况）以及正在研究的健康结果（例如，胃肠症状、免疫力和心血管代谢参数）。尽管这些因素已被认识，并且在研究设计中通常会被考虑，但习惯性饮食通常不为人所知。考虑到饮食影响肠道微生物组——益生元的主要（在益生元的情况下）或辅助（在益生菌的情况下）干预目标，这是一个重大遗漏。因此，饮食应该是评估益生元、益生菌和其他生物制剂（合生元、后生元和发酵食品）效果的中心考虑因素。更好地理解饮食如何影响益生元和益生菌干预的效果，将导致设计更加健全的研究，从而在临床试验中得出更准确和可复制的发现。
尽管有多种方法和工具可以将饮食作为混杂因素和中介因素纳入研究益生元和益生菌效果的试验中，但仍需要进行一些改进。
首先，传统的饮食评估方法与许多与参与者相关的限制（即，回忆偏差、反应偏差和霍桑效应）和与研究者相关的限制（即，教育参与者所需的时间和技能，以及编码和分析饮食数据的能力）有关。结合人工智能的数字和基于图像的方法是一个吸引人的可能性，应该能减少参与者和研究者的负担，但目前缺乏支持其使用的证据。需要进一步的研究来识别和完全验证饮食生物标志物，以涵盖食物供应的广度。此外，这些评估将通过包含一系列分子的全面数据的食物成分数据库得到改进，包括不同的纤维、多酚和食品添加剂。
其次，继续研究饮食如何影响肠道微生物组是很重要的。尽管一些纤维对肠道微生物组的影响已有详细描述，但对于纤维的分子结构、聚合作用和共同给药如何影响微生物组知之甚少。除了直接涉及微生物组调节的营养素外，一些人类研究还发现了个别食品成分，如甜味剂和乳化剂，对微生物组的影响。需要进一步的研究来复制和检查这些发现，并了解它们对人类健康的影响。
最后，需要进行研究，有意识地调查饮食暴露对益生元和益生菌对微生物组和健康影响的影响。研究应该调查各种饮食暴露的影响，从个别营养素、食品成分和食品添加剂到个别食品、食品组和饮食模式。作为益生元和益生菌载体使用的食品和膳食补充剂矩阵的效果也应该评估其对干预效果的影响。除了不同的饮食和递送矩阵，研究还应该检查是否需要任何微生物菌群及其相关的酶和功能能力来实现益生元和益生菌的效果，以及这些是否对饮食改变有反应或抵抗力。
通讯作者
Kevin Whelan，伦敦国王学院营养学教授兼营养科学系主任。在获得生物化学学士学位后，Kevin 完成了营养学和营养学硕士学位并担任临床营养师，专门管理需要营养支持的胃肠道疾病患者。随后在伦敦国王学院完成了博士学位，研究益生元和肠道微生物组。Whelan 教授对益生菌、益生元、纤维和胃肠道健康和疾病的饮食干预进行了广泛的研究，由医学研究委员会、生物技术和生物科学研究委员会、国家卫生研究所等国家机构以及英国克罗恩病和结肠炎、肯尼斯雷宁基金会和赫尔姆斯利慈善信托基金等慈善机构资助。在同行评审期刊上发表了230多篇全文，是英国饮食协会高级营养和营养学系列丛书的系列编辑。
Maria L. Marco，加州大学戴维斯分校食品科学与技术教授。研究食品和肠道生态系统中的微生物。研究重点放在乳酸菌以及这些细菌对发酵食品和饮料的生产以及对人类健康和福祉的贡献上。Maria L. Marco博士和她的团队使用系统生物学、遗传学和生态学的方法来研究个别菌株的共有和独特特性以及食品和肠道微生物组的功能能力。
