Cell文章:肠道微生物及个人饮食定制算法

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作者:By Mellisa Dahl 选文:孙强 翻译整理:孙强,丁一,Dr. Guo, 汪霞

你的一位朋友削减了食物中糖的摄入,并感觉到惊人变化。另一位朋友,正相反,依旧坚持着高糖饮食,但看上去依旧健康苗条。而你则尝试了这两种不同的饮食策略,但并没有感觉自己的身体发生真正的改变。

同样的结论可以用于乳制品或碳水化合物 ,无论对于那种营养品,你可能知道,仅仅是因为一些饮食习惯适用于别人,并不一定意味着它会适用于你。每个人的身体是不同的,这就意味着每个人的身体对食物的反应有点不同。而这一点,指出了健康饮食的潜在未来,尽管世界各地的一些科学家还在争论。要对抗糖尿病和肥胖症造成的日益严重的威胁,关键可能是个性化饮食 ,每个人都有自己不同的饮食指导,而不是像现在这样一揽子的解决方案。

答案可能就在你的肠胃中 ,更确切地说,是指居住生活在那儿的万亿细菌。目前两个正在研究肠道微生物和饮食之间的相互作用的科学家是Eran Segal和Eran Elinav,他们主持着位于以色列特拉维夫Tel Aviv的个性化的营养项目(Personalized Nutrition Project)。他们研究的结果初步表明,利用计算机算法可以预测每个人的身体对某些食物的反应,从而根据每个人的独特菌群,量身定制适合个人的饮食计划。今年夏季早些时候他们在德国的人类微生物组学会议上展现了这些研究结果。

结果如下:

在800多人的受测者中观察到了很高的饭后血糖变化; 利用受测者数据及个人肠道微生物数据可以精确预测饭后血糖反应; 依据研究结果改进的饮食能有效的降低血糖

该项目始于两年以前,迄今已测试了1000余人。Segal和Elinav首先让参与者佩戴葡萄糖监测装置,每五分钟测量并记录一次他们的血糖水平,为期一个星期; 他们还使用了一个移动应用程序来记录那个星期他们吃了什么食物,什么时候吃的。总之,他们收集到超过50,000次的正餐和小吃数据,以及每个人的血糖水平如何对每种食物作出响应。

你的肠胃将你吃的食物转换成糖,随后被释放到血液中;从那里,这些糖类要么转化为能量,或转换成脂肪储存起来。某些食物会导致过多的糖进入血液中,而血液中过高水平的葡萄糖会导致糖尿病和肥胖症等疾病。但是,哪些食物会释放高糖?这是营养指南的一个重要部分,也就是找出那些不会带来高血糖冲击的食物。

但是从他们的数据,Segal和Elinav观察到,人们对类似食物的反应非常不同。 “目前,我们可以看到在一个非常大的范围内,人们对任何食物的反应,都存在巨大的变化,”Segal说。 “有些人,你给他们碳水化合物,他们的反应非常微弱 - 即使是纯糖。而其他人,则会有巨大的反应。而这基本上适用于每一个我们研究的食物。” 还有更令人意想不到的结果, “有些人,当他们吃全麦大米时,他们的血糖水平仍然保持低水平,而当他们吃冰淇淋是,血糖会瞬间升得很高。” Segal说。但另外一部分人的结果则正好相反。

这并不是第一次得出这样的研究结论,即不同的人对同样的食物会有不同的反应。例如,有关双胞胎的研究表明,即使人有相同的DNA,有时对不同的饮食也会做出不同的反应。基于这些结果,研究人员认为,“通用的饮食,或通用的饮食准则,不可能对每个人适用,因为人是不一样的,”Segal说。 “一般准则会有局限性,它们实际上可能对一些人有害。”

Segal和Elinav认为,如果他们能够了解这些不同反应的潜在机制,就可以做出预测。因此,研究人员采集了800个调查对象的粪便样本进行DNA测序,并以此完成每个受试个体的肠道菌群组成。研究人员解释说,一个特殊的菌型具有特异的基因,如果能检测到这个基因就表明这个细菌的存在。他们结合了食物血糖应答的记录,运用这两个数据集编辑了电脑程序,并利用此程序创建了一个不会引发血糖快速升高的食品清单。

为了解这个电脑程序的精准性,研究人员进行了一个试验:运用这个程序为25个糖尿病前期的妇女受试者进行了饮食调整,其中一些受试者的食品甚至包括了营养学家都不提倡的如巧克力、奶油雪糕、披萨等;但对其他的大部分受试者则是谷类和蔬菜。这些受试者遵嘱进行了一周的个体化食谱,第二周他们则进食符合糖尿病前期病人的膳食指南的食谱 ,总热量消耗相似。与标准膳食相比,在个性化饮食的一周后,除极个别受试者有血糖升高外,大部分受试者显示出血糖水平下降甚至恢复到健康的水平。

这是一个非常有趣的发现。尽管它是初步的研究,还需要大样本以及更长期的随访观察才能得到更准确的结果。值得注意的是,其他从事肠道微生物与饮食关系的科学家对这个研究是否最终会引导个体化食谱的概念持有怀疑态度。Jens Nielsen是瑞典查尔姆斯理工大学的一个生物学工程师,他认为这样的研究会根据人们对特殊食品的反应不同而分成不同的群组。

尼尔森Nielsen是上个月发表在Cell杂志上的一篇研究报告的合著者之一,他认为人体肠道菌谱多样的人即使是超重,也比肠道细菌谱种类少的的人更健康。

尼尔森预计在未来十年左右,他的工作可能适用于减肥。他目前致力于体重问题的另一面――增肥,调查在发展中国家即使吃特别选择的食物也根本不会增加体重的儿童的体内微生物群。

Segal 和 Elinav希望,未来有一天他们的工作可以帮助更多的人制定个性化的饮食计划。然而现在,我们对该计划的实用性并不是很乐观。

(好笑的是,Segal 和 Elinav指出,或许在将来,人们会把粪便样本邮寄到实验室去获取饮食建议,这将成为主流。)

这样的日子我们还要等很多年,但是随着这些研究越来越深入,他们发现的个体差异越多,这些发现会让我们离”一刀切“的营养指南计划越来越远。

我们现在的整个营养学概念被证明至少部分是错误的, Elinav说,所以我们正在将全体营养模式转换为个体模式。

原文链接:http://nymag.com/scienceofus/2015/10/future-of-dieting-is-personalized-algorithms.html#

相关youtube 视频链接:

https://www.youtube.com/watch?v=Ryc5M3Ciytg

对本文讨论感兴趣的朋友可以参考更多的相关链接:

Cell 论文: http://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(15)01481-6 Dr. Segal 实验室链接: http://genie.weizmann.ac.il/index.html 个人饮食计划链接(Personal Nutrition Project): http://newsite.personalnutrition.org/WebSite/Home.aspx

原文发布于微信公众号 - 大数据文摘(BigDataDigest)

原文发表时间:2015-12-17

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