鄭醫師的部落格

為什麼纖維是健康的？纖維有助於維持我們的腸道菌叢（科學家稱之為腸道微生物組）的健康和平衡。纖維是天然食物鏈的起點。它從可以消化纖維素的細菌開始，為我們其餘的微生物組提供均衡的飲食。但我們工業化社會的飲食習慣與古代人類相去甚遠。根據上週晚些時候發表在《科學》雜誌上的一份新報告，這似乎正在影響我們的腸道菌群，因為新發現的纖維素降解細菌正在從人類腸道微生物組中消失，尤其是在工業社會中。

這項研究來自以色列內蓋夫本古里安大學 (BGU) 的 Itzhak Mizrahi 教授團隊，並得到了雷霍沃特魏茨曼科學研究所以及美國和歐洲國際合作者的支持。

“在整個人類進化過程中，纖維一直是人類飲食的支柱，”BGU 的首席研究員 Sarah Moraïs 解釋道，“它也是我們靈長類祖先飲食的主要成分。纖維保持我們腸道菌群的健康。” Moraïs 和團隊發現了人類腸道微生物群的重要新成員，即名為瘤胃球菌的纖維素降解細菌。這些細菌透過產生稱為纖維素體(Cellulosomes)的大型且高度專業化的細胞外蛋白質複合物來降解纖維素。

“降解纖維素並不是一件容易的事，很少有細菌能做到這一點。”來自魏茨曼研究所的 Edward Bayer 教授解釋道，他是纖維素體領域的世界領導者，也是這項研究的合著者。 “纖維素很難消化，因為它不溶。腸道中的纖維就像游泳池裡的樹幹，它會被弄濕，但不會溶解。”

纖維素體是由細菌改造而成的，可以附著在纖維素纖維上並將其剝離，就像一條繩子上的各個線一樣。然後，纖維素體酶將單根纖維線分解成較短的鏈，這些鏈變得可溶。它們不僅可以被瘤胃球菌( Ruminococcus)消化，還可以被腸道微生物組的許多其他成員消化。

「最重要的是，纖維素體將纖維轉化為糖，為整個社區提供食物，這是一項艱鉅的工程壯舉，」拜耳說。

纖維素體的產生使瘤胃球菌處於纖維降解級聯的頂端，為健康的腸道微生物群提供營養。但正如新研究證明的那樣，瘤胃球菌的進化史很複雜，西方文化正在對我們的微生物群造成損害。

「這些產生纖維素體的細菌已經存在很長時間了，它們的祖先是牛和羊瘤胃微生物組的重要成員，」該研究的資深作者、來自 BGU 的 Mizrahi 教授解釋道。瘤胃是牛、羊和鹿的特殊胃器官，它們吃的草（纖維）在這裡被包括瘤胃球菌在內的纖維素降解微生物轉化為有用的食物。 “我們驚訝地發現，人類產生纖維素體的細菌似乎在進化過程中轉換了宿主，因為來自人類的菌株與來自牲畜的菌株的關係比來自我們靈長類祖先的菌株的關係更密切。”

也就是說，人類似乎從人類進化早期馴化的牲畜那裡獲得了健康腸道微生物群的重要組成部分。

「這確實有可能，」瘤胃生物學專家米茲拉希說。

然而，故事並沒有就此結束。對人類群體的採樣證明，瘤胃球菌菌株確實是人類狩獵採集社會和農村人類社會中人類腸道微生物組的重要組成部分，但它們在工業化社會的人類樣本中很少或缺失。

德國杜塞爾多夫海因里希海涅大學的演化生物學家威廉‧馬丁(William Martin) 教授表示：「20 萬年前，我們在非洲的祖先並沒有從汽車餐廳買午餐，也沒有打電話叫送貨上門的晚餐。」研究。然而，在西方社會，這種情況確實大規模發生。在遠離生產糧食的農場的工業化社會中，飲食正在改變。作者的結論是，這種遠離富含纖維飲食的轉變是我們微生物組中重要的纖維素降解微生物消失的解釋。

如何抵消這種進化衰退？醫生和營養師幾十年來一直在說的話可能會有所幫助：多吃纖維！

參考文獻:

1. Sarah Moraïs, Sarah Winkler, Alvah Zorea, Liron Levin, Falk S. P. Nagies, Nils Kapust, Eva Lamed, Avital Artan-Furman, David N. Bolam, Madhav P. Yadav, Edward A. Bayer, William F. Martin, Itzhak Mizrahi. Cryptic diversity of cellulose-degrading gut bacteria in industrialized humans. Science, 2024; 383 (6688) DOI: 10.1126/science.adj9223