山梨醇（sorbitol）是一种糖醇，用于无糖口香糖、薄荷糖、糖果和其他产品。它还天然存在于杏、苹果、梨、鳄梨和其他食物中。山梨醇含量过高会导致腹胀、痉挛和腹泻。对于某些人来说，即使是少量的山梨醇也会引起消化不良，这种情况被称为山梨醇不耐受症（sorbitol intolerance）。
在一项新的研究中，来自美国加州大学戴维斯分校的研究人员在小鼠中发现，服用抗生素和摄入高脂肪饮食会减少肠道中能够分解山梨醇的梭菌（Clostridia）的数量，因此肠道微生物组的这种变化可导致无法消化山梨醇。相关研究结果于2024年2月15日在线发表在Cell期刊上，论文标题为“High fat intake sustains sorbitol intolerance after antibiotic-mediated Clostridia depletion from the gut microbiota”。
论文第一作者、加州大学戴维斯分校医学微生物学与免疫学系的助理项目科学家Jee-Yon Lee 说，“我们的研究表明，微生物降解山梨醇通常能保护宿主免受山梨醇不耐受症的影响。然而，微生物分解山梨醇的能力受损会导致山梨醇不耐受症。”
肠道中的氧气水平如何影响微生物
这些作者利用宏基因组分析确定了哪些肠道细菌具有制造分解山梨醇的酶的基因。他们还确定了哪些肠道细菌在抗生素治疗前大量存在，而在治疗后则没有。
通过分析，他们锁定了属于梭菌的肠道微生物。梭菌是厌氧菌，这意味着它们不喜欢有氧气的环境。他们发现，在给小鼠服用抗生素并喂食高饱和脂肪饮食后，肠道内壁细胞的耗氧量减少了。这使得肠道中的氧气含量增加，减少了梭菌的数量。没有足够的梭菌，山梨醇就无法在肠道中分解。
这些作者进行了几项实验，试图恢复肠道细菌，使其能够再次分解山梨醇。其中一项实验中，他们给小鼠喂食了一种能产生丁酸的肠道细菌，即粪厌氧棒杆菌（Anaerostipes caccae）。丁酸是肠道正常发酵过程中产生的一种短链脂肪酸。它能提高肠道上皮细胞对氧气的利用率，从而降低大肠中的氧气水平。
用粪厌氧棒杆菌调节氧气水平可恢复梭菌的正常水平，从而保护小鼠免受山梨醇引起的腹泻，即使在小鼠消化系统中产生丁酸的粪厌氧棒杆菌被清除之后也是如此。
这些作者认为，一种用于治疗溃疡性结肠炎、克罗恩病和其他炎症性肠病的药物，即美沙拉嗪（5-氨基水杨酸盐），或许可以治疗人类的山梨醇不耐受症。美沙拉嗪的功能与这种产生丁酸菌类似，能恢复梭菌喜欢的肠道低氧水平。
图片来自Cell, 2024, doi:10.1016/j.cell.2024.01.029
Lee说，“鉴于山梨醇和类似糖醇被广泛用于生产高脂肪含量的酮类减肥食品，这一发现至关重要。它还凸显了肠道上皮内壁耗氧量在维持肠道细菌（尤其是梭菌）健康平衡以适当消化某些糖类方面的重要性。”
这项新研究的一个重要局限性是，小鼠能够耐受的山梨醇水平远高于人类。小鼠的消化系统中有盲肠，可以减缓肠道内含物的流动，帮助消化碳水化合物，这可能有助于小鼠更好地耐受山梨醇。要验证美沙拉嗪可以治疗人类山梨醇不耐受症的假设，还需要进行临床研究。
论文通讯作者、加州大学戴维斯分校医学微生物学与免疫学系教授Andreas Bäumler说，“我们的研究为诊断、预防和治疗山梨醇不耐受症的方法提供了一个全新的起点。”
