禁食联合微生物可利用碳水化合物构建肠道菌群调控的有利环境

本研究针对肠道菌群对膳食干预的稳定性难题，创新性地提出"禁食+微生物可利用碳水化合物(MACs)"协同策略。通过动物实验证实，36小时禁食可重塑肠道菌群结构，降低Bacillota丰度并提升Bacteroidota和Pseudomonadota比例；在此状态下给予FOS(低聚果糖)、6'-SL(6'-唾液酸乳糖)等MACs，能特异性促进双歧杆菌(Bifidobacterium)等有益菌增殖，并显著提升粪便IgA水平18倍。该研究为精准调控肠道菌群提供了新范式，发表于《BMC Microbiology》。

　　

肠道微生物组被称为人体的"第二基因组"，其组成与宿主健康密切相关。尽管已知膳食纤维等微生物可利用碳水化合物(MACs)能调节菌群，但肠道生态系统的稳定性使得传统干预效果有限。就像试图在茂密雨林中种植新作物，原有植被的竞争优势往往阻碍新物种的引入。更棘手的是，个体间菌群对MACs的响应差异显著，有些需要数月才能见效。这种不可预测性成为菌群靶向干预的主要瓶颈。

日本北里大学和庆应义塾大学的研究团队另辟蹊径，从自然界"火烧迹地"生态恢复中获得灵感：是否可以通过短期禁食"重置"肠道环境，为后续MACs干预创造有利条件？他们在《BMC Microbiology》发表的研究证实，36小时禁食能显著改变小鼠肠道菌群结构，此时给予特定MACs可使目标菌群增殖效率提升数十倍，并伴随免疫球蛋白A(IgA)水平显著升高。这种"先破后立"的策略，为精准调控肠道微生物组提供了新思路。

研究采用16S rRNA测序分析禁食及MACs干预后菌群变化，通过ELISA检测粪便IgA水平。实验设计包含多组对照：比较不同品系小鼠(C57BL/6J和BALB/cAJcl)、不同MACs(FOS、GOS、α-环糊精、人乳寡糖等)、不同给药时机(禁食期间或自由进食时)。特别针对β-葡聚糖(Paramylon)等特殊多糖进行了验证。

Fasting affects the gut microbial structure
通过β多样性分析发现，36小时禁食使小鼠肠道菌群发生显著重构。门水平上，Bacteroidota和Pseudomonadota相对丰度增加，而Bacillota降低。属水平变化尤为明显：乳酸菌(Lactobacillus)锐减60%，但Alistipes和[Eubacterium] coprostanoligenes group显著增加。这种"生态位空缺"为后续定向调控创造了条件。

Combination of fasting and MACs drastically promoted the growth of specific gut bacteria
禁食与FOS联用产生协同效应：自由进食时FOS仅轻微影响菌群，但在禁食背景下可使乳酸菌丰度飙升15倍。更惊人的是粪便IgA水平提升18倍，这可能是由于禁食解除免疫抑制，而FOS促进的乳酸菌又能刺激IgA分泌。不同MACs展现特异性：α-环糊精主要富集拟杆菌(Bacteroides)，而6'-SL偏好双歧杆菌，说明碳水化合物结构决定调控靶向性。

Integrated regimen of fasting+MACs robustly enhanced gut microbial modulation effects
通过优化给药方案发现，36小时禁食期间每12小时给予FOS(共3次)对双歧杆菌的促生效果最佳。6'-SL在禁食条件下使双歧杆菌增加8倍，同时Parabacteroides和Atopobiaceae等菌群也显著变化。这些菌群可能通过交叉喂养(cross-feeding)机制协同利用HMOs(人乳寡糖)。

Fasting with paramylon administration increases specific gut bacterial levels and fecal IgA production
即使是难降解的β-1,3-葡聚糖Paramylon，在禁食条件下单次给药即可改变菌群结构，使拟杆菌(Bacteroides)增加并伴随IgA水平升高。相比之下，正常饮食时需连续45天给药才能达到类似效果，证明禁食能显著增强多糖的菌群调控效率。

这项研究建立了"禁食+MACs"的菌群精准调控范式，其创新性体现在三方面：首先，禁食创造的"生态位空缺"使后续干预事半功倍；其次，不同MACs与特定菌群的对应关系为个性化调控提供菜单；最后，快速IgA反应提示该策略可能增强黏膜免疫。这些发现对代谢性疾病、自身免疫病等菌群相关疾病的干预具有启示意义。未来研究需明确这种调控的持续时间，以及禁食时长、MACs剂量与菌群响应的量效关系。该策略与益生菌、后生元等联用的效果也值得探索。