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咖啡对肠道微生物群的惊人影响

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时间:2024-12-09

发现你每天喝咖啡的习惯如何通过促进独特的细菌生长来促进肠道健康,开启通往健康的新途径!


科学家们在不同人群中发现了咖啡摄入量与特定肠道微生物数量之间的代谢联系。

这项研究发表在《Nature Microbiology》杂志上。

研究背景

咖啡是世界上最受欢迎的饮料,对健康有很多好处。研究表明,喝咖啡可以降低糖尿病、非酒精性脂肪肝、癌症、全因死亡率和心血管死亡率的风险。

咖啡对健康的好处可以归功于它的多酚含量。绿原酸是咖啡中的一种重要多酚,被肠道微生物代谢成咖啡酸、奎宁酸和其他代谢物。帮助代谢咖啡的肠道微生物群也被发现可以调节咖啡对健康的影响。几项研究报告称,咖啡摄入会导致健康个体肠道微生物群组成和多样性的变化。

目前这项研究的科学家此前曾报告说,在超过 1,000 人的 150 多种食物中,咖啡与肠道微生物群组成的相关性最高。

在目前的研究中,科学家们对 2.2 万多人的宏基因组样本进行了多组学分析,这些人提供了长期饮用咖啡的详细报告。此外,他们将这些发现与来自 54,000 多个样本的公共数据结合起来,这些样本涵盖了不同的人群,包括非西方化群体、新生儿和患有特定疾病的个体。

关于研究

该研究分析了来自三个研究队列的 35,000 多个宏基因组样本,包括 ZOE 饮食成分个性化反应试验(PREDICT)宏基因组研究、身心研究(MBS)和男性生活方式验证研究(MLVS)。

该研究分析还包括来自公共来源的 54,000 多个宏基因组样本,包括健康个体、非西化个体、新生儿和婴儿、古代微生物组样本、非人类灵长类动物和患有特定疾病的个体。

重要的观察

该研究调查了咖啡摄入量与肠道微生物群组成之间的关系,将参与者分为三种喝咖啡的水平:从不喝、适量喝和大量喝。

研究结果显示,在不同的研究人群中,咖啡摄入量与肠道微生物群组成之间存在很强的相关性。与不喝咖啡的人相比,喝咖啡的人的肠道微生物群表现出不同的组成,对区分喝咖啡的程度有适度的影响。

总的来说,咖啡对肠道微生物种类的丰富度表现出刺激而不是抑制作用。咖啡摄入量与革兰氏阳性菌溶糖杆菌的丰度密切相关。这种关联对于不含咖啡因的咖啡和含咖啡因的咖啡都是一样的。

与非咖啡饮用者相比,高咖啡饮用者中嗜糖劳森菌的丰度高出 4 至 8 倍。在适度饮用者中,其丰度比非饮用者高出 3 至 4 倍。

该研究进行了一系列的体外实验,以进一步确认观察到的关联。在这些实验中,咖啡被添加到嗜糖乳杆菌的培养基中。

研究发现,咖啡显著增加了蔗糖分解菌的生长,无论类型(摩卡咖啡和速溶咖啡)和咖啡因的存在与否,其生长都增加了 3.5 倍。

该研究还确定了一组与咖啡消费有积极关联的 115 种肠道微生物物种,突显了咖啡对微生物组的更广泛影响。

除了咖啡在个体水平上增加了嗜糖劳森菌的丰度外,该研究发现,该细菌在人群中的总体流行率可以由人群水平的咖啡消费驱动。

对 438 个血浆代谢组的分析确定了咖啡饮用者中富集的几种代谢物,包括奎尼酸及其潜在衍生物。

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图:a、5个英国和/或美国的PREDICT队列。b、我们结合了粪便宏基因组学(n = 54,198)、粪便宏转录组学(n = 364)和血浆代谢组学(n = 438),后两者来自MBS和MLVS队列。FFQs调查了来自四个PREDICT队列、MBS和MLVS的参与者的营养习惯(n = 22,867,剔除了PREDICT队列中咖啡摄入量高于99百分位数的个体作为异常值)。参与者被分为“重度”、“中度”和“从不”咖啡饮用者。c、随机森林回归器和随机森林分类器的中位数Spearman相关和中位数auc,这些分类器是根据MetaPhlAn 4估计的微生物组组成进行训练的。d、从不(浅绿色)、适度(深绿色)和大量咖啡饮用者(棕色)的数量。e、随机森林分类器的ROC和AUC,在三个咖啡饮用者类别的成对之间区分参与者,以十倍,十倍重复交叉验证(CV)进行评估,该交叉验证在训练阶段受益于其他队列,如留一个数据集方法(LODO)。阴影区域表示在测试的所有折叠上线性插值的95%置信区间(ci)。

研究意义

该研究发现,在美国和英国的五个人群中,咖啡摄入量和肠道微生物群组成之间存在强烈的相关性。

观察到咖啡摄入与 115 种肠道微生物物种之间存在正相关。在这些微生物中,与 Lawsonibacter asaccharolyticus 的关联最为强烈。

观察到的咖啡对产酸梭菌生长的刺激作用为未来的研究提供了背景,这些研究旨在揭示这种刺激作用的程度。此类研究应调查不同浓度的咖啡对一组与咖啡相关的肠道微生物的生长率的影响。

该研究还确定了嗜糖劳森菌在西式和非西式人群中的流行率差异,这可能与咖啡的可获得性和消费习惯的差异有关。

本研究进行的代谢组学分析表明,奎尼酸、葫芦巴碱和其他潜在代谢物在携带嗜糖洛森氏菌的咖啡饮用者中显著富集。

绿原酸是咖啡中主要的酚类化合物之一。肠道微生物将其代谢为咖啡酸、奎尼酸和几种其他代谢物。负责这种生物转化的肠道微生物包括动物双歧杆菌、乳双歧杆菌、大肠杆菌和干酪乳杆菌。

嗜糖劳森菌丰度与咖啡摄入量之间不依赖咖啡因的强关联表明,它也可能对这些多酚代谢途径内的活动做出反应。

该研究将咖啡因及其衍生物列为优先研究对象,因为它们与分解糖的劳森氏菌有关。然而,无咖啡因咖啡饮用者中微生物的富集表明,咖啡因在这种复杂的相互作用中并不占据中心位置,取而代之的是奎尼酸及其衍生物可能扮演着关键角色。

总的来说,该研究提供了一个理解框架。

期刊参考

  • Manghi, P., Bhosle, A., Wang, K., Marconi, R., Ricci, L., Asnicar, F., Golzato, D., Ma, W., Hang, D., Thompson, K. N., Franzosa, E. A., Nabinejad, A., Tamburini, S., Rimm, E. B., Garrett, W. S., Sun, Q., Chan, A. T., Arumugam, M., Bermingham, K. M., . . . Song, M. (2024). Coffee consumption is associated with intestinal Lawsonibacter asaccharolyticus abundance and prevalence across multiple cohorts. Nature Microbiology, 9(12), 3120-3134. DOI: 10.1038/s41564-024-01858-9, https://www.nature.com/articles/s41564-024-01858-9

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