2026年6月，西北大学食品科学与工程学院骆艳娥教授团队在国际权威期刊《npj Biofilms and Microbiomes》（Q1，IF: 11.4）在线发表题为“Research advances in the identification of gut keystone bacteria and formulation of suitable dietary intervention strategies for restoring gut homeostasis”的综述论文。西北大学师资博士后孟强、在读博士研究生张慧敏以及已毕业博士叶健明（现为西南科技大学生命科学与农林学院特聘副教授）为共同第一作者，通讯作者为西北大学食品科学与工程学院骆艳娥教授。

  肠道微生物群在宿主营养代谢、免疫调节和肠道屏障维持中发挥关键作用，其中“关键菌”能显著影响微生物群落的结构与功能。然而，关键菌的鉴定方法长期缺乏统一标准。针对这一问题，本文系统评估了当前主流识别方法的优缺点：疾病关联研究可直接链接微生物与临床表型但无法揭示因果关系；共现网络分析效率高但易产生假阳性关联；动态模型（如Lotka-Volterra）能模拟种群互作但对数据要求高；代谢网络模型（如Metage2Metabo）可提供功能机制解释但受限于基因组注释完整性；机器学习方法（如DKI模型）可识别低丰度高影响类群但可解释性不足。文中强调，无论采用何种计算预测，均需通过体外基因敲除、共培养实验及悉生动物模型进行独立实验验证，方能确认关键菌的真实生态功能。 在互作机制方面，本文详细阐述了关键菌与肠道菌群间的正向互作和负向互作。正向互作以交叉喂养为核心，例如Bacteroides ovatus分泌外源菊粉水解酶释放寡糖供Bacteroides vulgatus利用，同时降解魔芋葡甘露聚糖滋养Faecalibacterium prausnitzii；Bacteroides thetaiotaomicron可将膳食糖转化为琥珀酸，促进Clostridium difficile扩增，或通过硫酸酯酶释放无机硫酸盐支持Desulfovibrio piger生长，形成多层次的营养级联。负向互作则包括竞争与干扰：Ruminococcus obeum通过合成自诱导剂AI-2抑制Vibrio cholerae的定植；Enterococcus faecalis通过pPD1质粒编码的细菌素bac-21增强竞争性定植；Clostridium scindens通过脱羟基次级胆汁酸抑制Clostridium difficile生长。这些机制为精准调控肠道微生态提供了潜在靶点。本文还系统分析了膳食模式及营养组分通过调控肠道微环境和关键菌代谢途径的作用规律。高蛋白饮食通过尿素酶引起碱性偏移，促进Proteobacteria和alkali-tolerant Bacteroides增殖；高脂饮食破坏上皮完整性，升高局部氧浓度，促进兼性厌氧菌而抑制严格厌氧菌；高纤维饮食则通过短链脂肪酸降低pH，促进嗜酸菌生长，抑制病原菌。此外，高水分饮食上调拟杆菌多糖利用位点基因表达，促进其定植；高盐饮食则抑制盐敏感菌。在膳食模式层面，生酮饮食可增加Akkermansia muciniphila及丁酸产量，对耐药性癫痫患者有效；DASH饮食富含多酚，富集A. muciniphila并减轻酒精性肝病；地中海饮食可增加Prevotella、F. prausnitzii等，通过短链脂肪酸激活GPCR发挥抗肥胖作用。基于上述调控机制，作者提出将治疗性关键菌开发为下一代益生菌的策略：直接补充活菌（如Christensenella minuta、A. muciniphila），或使用巴氏杀菌菌体及纯化功能蛋白以规避定植抵抗并增强稳定性；同时强调益生菌与膳食纤维协同的“合生元”策略，以及基于PREDICT研究等大数据模型的个性化精准营养方案。综上所述，本文系统整合了肠道关键菌的识别方法、互作机制、饮食调控规律及下一代益生菌开发策略，为从关键菌视角调控肠道稳态、预防和管理肠道微生物相关疾病提供了重要的理论依据和实践框架。未来结合多组学分析、机器学习预测和个性化饮食干预，有望实现精准营养领域的突破性进展。

图1 肠道关键菌之间的正向相互作用及关键代谢物产生途径

图2 肠道关键菌之间的负向相互作用

图3 蛋白质对肠道关键菌的影响及其含氮代谢物的作用机制

原文链接

https://www.nature.com/articles/s41522-026-01020-9