国际顶级期刊《Nature》子刊《Nature Chemical Biology》（Q1，IF=15.8）在线发表题为“Designing fiber–gut microbiome interactions with active learning "的最新文章。

肠道微生物组是一个高度复杂且不断变化的生态系统，可通过调节代谢、免疫功能及疾病发生发展影响宿主健康。膳食纤维作为肠道细菌的重要能量来源，能够显著改变菌群组成及代谢功能，但这种变化往往受到个体菌群结构、纤维类型及微生物互作关系的共同影响，因此很难准确预测。同一种膳食纤维，对不同人群可能产生截然不同的效果。

在众多菌群代谢产物中，丁酸等短链脂肪酸与肠道健康密切相关。丁酸不仅是结肠细胞的重要能量来源，还可参与抗炎信号调节并增强肠道屏障功能。其形成通常依赖菌群之间的“交叉喂养”：双歧杆菌、拟杆菌等初级降解菌先分解复杂多糖，再为丁酸产生菌提供可利用的代谢底物。然而，在多菌种、多纤维共同存在的复杂体系中，哪些组合能够同时提高丁酸产量、菌群多样性和稳定性，仍缺乏系统答案。

面对数量呈指数增长的“菌种—纤维”组合，传统逐一试验几乎不可行。为此，研究团队将机器学习、主动学习、贝叶斯优化与高通量菌群构建相结合，建立“设计—测试—学习”循环，并借助可解释人工智能解析关键菌种、纤维及其高阶互作。该研究为精准设计益生菌与膳食纤维组合、定向调控肠道菌群功能及开发新型合生元提供了新的技术框架。

  来源 | 《Nature Chemical Biology》

爱尔兰科克大学学院John F. Cryan 团队在国际期刊《Nature Communications》在线发表题为“Habitual coffee intake shapes the gut microbiome and modifies host physiology and cognition”的研究性论文。Serena Boscaini 为第一作者，John F. Cryan 为通讯作者，爱尔兰科克大学学院为第一完成单位。

咖啡是一种由加工后的咖啡豆制成的植物性饮料，适度饮用咖啡与多种健康益处相关，包括降低2型糖尿病、肝病、心血管疾病和癌症的风险。肠道菌群-肠-脑轴是菌群与大脑双向通讯关键通路，咖啡可能通过此轴影响认知、情绪与生理。但具体的作用机制不清晰，相关系统性研究不足。因此，本文旨在通过在微生物群-肠-脑轴背景下的自我报告问卷，探索咖啡消费、戒断和重新引入对认知、情绪和行为的影响。通过前瞻性队列对比、戒断及重引入干预，结合多组学评估了健康成人的生理变化，从而揭示咖啡对认知、情绪、应激、炎症、肠道代谢的调控作用。

研究结果表明，习惯性咖啡摄入会特异性改变肠道菌群组成，并降低粪样中GABA（γ-氨基丁酸）、吲哚类神经活性代谢物水平，且该效应可随戒断逆转。咖啡能改善情绪、减轻炎症与压力感知，其中咖啡因主要调控焦虑、注意力与血压，脱咖啡因咖啡更利于提升记忆、睡眠与运动水平。咖啡通过“菌群-代谢物-认知”关联网络作用于肠-脑轴，其健康益处由咖啡因与多酚等非咖啡因成分共同介导。本文研究首次时序性证明咖啡通过菌群-肠-脑轴调控认知、情绪与炎症。明确咖啡因与非咖啡因（多酚等）具有互补但不同的健康效益，证实咖啡是强菌群调节剂，而非仅依赖咖啡因的兴奋剂，为个性化咖啡饮用、情绪/认知调节、肠道健康干预提供科学依据。

来源 | 《Nature Communications》