我们的肠道深处生活着庞大的微生物群落，数以万亿计的微生物构成了复杂且重要的生态系统，不仅负责消化食物、合成维生素，更与我们的情绪、免疫力、代谢和整体健康息息相关。近年来，随着代谢性疾病（如心血管疾病、2型糖尿病）在全球范围内日益高发，科学家们发现，除了遗传和不良饮食习惯，肠道微生物组也在其中扮演着关键角色。饮食是塑造肠道菌群的最主要力量，一块蛋糕、一份沙拉，都在悄无声息地改变着你体内微生物群落的构成。不同的微生物，有的有助于人类健康，能产生抗炎物质、维持肠道屏障；有的则相反，可能促进炎症、扰乱代谢。然而，理解肠道菌群与人体健康之间的具体联系充满了挑战。个体的菌群如同指纹般独特，受到年龄、性别、地域、饮食的深刻影响。究竟哪些微生物是普遍意义上的“好菌”或“坏菌”？健康的肠道菌群应该长什么样？通过改善饮食来调节菌群，真的能带来可预测的健康益处吗？

近日，意大利特伦托大学Francesco Asnicar、Nicola Segata等研究者在Nature 杂志发表论文，为解决这些问题提供了新的线索。他们通过大规模、多人群的横断面分析，系统性鉴定与宿主心脏代谢健康指标和饮食质量显著相关的肠道微生物物种，并构建一套可推广的微生物物种排名系统。研究团队整合了ZOE PREDICT项目中五个大型队列，共计34,694名美国和英国参与者的宏基因组、饮食（包括长期食物频率问卷和短期饮食记录）、人体测量学（如BMI）及多种宿主健康标志物（如血糖、血脂、炎症指标）数据。采用机器学习方法，他们计算了661个常见微生物物种与37个健康标志物的关联，创建了“ZOE微生物健康排名2025”（0为最有利，1为最不利）；基于饮食质量指数，同步创建了“ZOE微生物饮食排名2025”。他们发现：上述健康与饮食排名整体高度一致，且健康排名跨国一致性更高；排名最有利的50个微生物物种中，大部分是尚未被培养或表征的“未知”物种，揭示了目前对有益微生物认知的巨大空白；排名物种与BMI层级显著相关，有利物种在健康体重个体中更丰富（即物种种类更多），不利物种在肥胖个体中更富集（即物种个体数量更多）；在涵盖结直肠癌、炎症性肠病、2型糖尿病等五种疾病的25个公开病例-对照研究荟萃分析中，健康对照者携带的有利排名物种显著多于患者，而不利排名物种则相反；在两个独立的饮食干预临床试验（ZOE METHOD和BIOME，共746人）中，旨在改善饮食质量的干预措施（如个性化饮食方案、益生菌混合物）显著增加了有利排名物种的丰度，同时减少了不利排名物种。

图1. 研究概述。图片来源：Nature

研究基于五个ZOE PREDICT队列，共34,694名参与者。这些队列提供了深度表型数据，包括：高质量的宏基因组测序数据；详细的饮食记录（长期食物频率问卷和/或短期手机应用记录）；一系列心脏代谢健康标志物，如身体质量指数（BMI）、血糖、糖化血红蛋白（HbA1c）、血脂（甘油三酯、胆固醇、高密度脂蛋白）、系统性炎症标志物（GlycA）以及餐后代谢反应等。研究团队首先采用随机森林机器学习模型，评估了肠道微生物组成预测各种宿主指标的能力。结果显示，在五个队列中，微生物组能够一致且中度准确地预测多种健康指标，包括血糖、胆固醇、甘油三酯和炎症标志物（空腹和餐后）。此外，年龄、BMI以及健康饮食指数（HEI）、健康植物性饮食指数（hPDI）等饮食质量指标也与微生物组预测估计值显著相关。这一分析证实了在如此大规模人群中，微生物组与健康及饮食之间存在广泛且可重复的关联，为后续的物种水平深入分析提供了合理性。

图2. 排名最高和最低的15个物种水平基因组分箱（SGB）显示出一致的相关性。图片来源：Nature

研究者聚焦661个非稀有微生物物种，计算每个物种与健康标志物的关联，构建了“ZOE微生物健康排名2025”。同样流程基于饮食质量指数构建了“ZOE微生物饮食排名2025”。排名显示，健康排名中最有利的50个物种里，绝大多数（44个）是尚未被充分表征的“未知”物种，仅有少数如Faecalibacterium prausnitzii（普拉梭菌）是已有文献支持的有益菌；而最不利的物种中，不少是已有报道与不良健康结局相关的已知物种，如Ruminococcus gnavus、 Flavonifractor plautii、Ruminococcus torques等。

图3. 健康和饮食排名物种与BMI和疾病之间存在显著且可重复的关联。图片来源：Nature

分析发现，微生物的健康排名与其和BMI的关联高度一致：有利排名的物种与BMI呈负相关，不利排名的物种与BMI呈正相关。随着BMI升高，有利物种的丰度和丰富度下降，不利物种则上升。这一模式在来自27个公开队列、涵盖20个国家、共5,348名健康个体的荟萃分析中得到了验证，证明了排名系统能稳健区分不同BMI状态的人群。作者进一步探讨排名中的微生物物种在宿主疾病中的变化。通过对25个公开病例-对照研究（涵盖结直肠癌、炎症性肠病、2型糖尿病等五种疾病，共4,816样本）的荟萃分析发现，健康对照者携带的有利物种数量显著多于患者，不利物种则相反。

图4. 饮食干预对微生物组组成的影响。图片来源：Nature

为探究饮食改变是否能依排名预测调节菌群，研究分析了两项饮食干预临床试验数据。结果发现，在益生菌干预和个性化饮食干预组中，干预后丰度显著增加的物种，其健康与饮食排名显著优于丰度减少的物种。而在对照组中，变化的物种数量少且排名无一致的有益趋势。这些结果表明，基于横断面数据推导出的微生物排名，能够准确预测在独立纵向干预研究中，哪些微生物会对旨在改善饮食质量的干预措施产生积极的、一致性的响应。

总结

这项研究通过整合分析超过3.4万人的多组学数据，构建了一套数据驱动的、可重复的肠道微生物物种排名系统。这项研究标志着向理解肠道微生物组在人类健康与营养中的系统性角色迈出了关键一步。所提供的排名分析，将成为未来探索因果机制、开发个性化营养及靶向微生物组干预措施的重要基石。然而，应该强调的是，没有前瞻性队列研究和干预性临床试验，是不能够进行因果推理的。人类对于肠道微生物的研究，还有很长的路要走。

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Gut micro-organisms associated with health, nutrition and dietary interventions

Francesco Asnicar, Paolo Manghi, Gloria Fackelmann, Gabriel Baldanzi, Elco Bakker, Liviana Ricci, Gianmarco Piccinno, Elisa Piperni, Katarina Mladenovic, Federica Amati, Alberto Arrè, Sajaysurya Ganesh, Francesca Giordano, Richard Davies, Jonathan Wolf, Kate M. Bermingham, Sarah E. Berry, Tim D. Spector & Nicola Segata 

Nature, 2025, DOI: 10.1038/s41586-025-09854-7

（本文由甘棠供稿）