肠道微生物组被称为人体“隐形器官”，参与消化吸收、代谢调控、免疫调节等关键生理过程，而饮食是塑造其组成与功能的核心环境因素。但既往研究受限于样本量小、饮食记录粗糙等问题，难以精准揭示特定食物、饮食模式与肠道菌群的稳定关联，极大限制了个性化营养策略的落地。
近日，以色列魏茨曼科学研究所Eran Segal团队在国际著名学术期刊《Nature Medicine》在线发表了题为《Diet–microbiome associations in 10,068 individuals from the Human Phenotype Project to guide personalized nutrition》的研究论文。本研究依托人类表型项目（HPP），纳入10,068名受试者，结合APP高精度饮食日志与鸟枪法宏基因组测序，系统解析饮食与肠道微生物组的关联规律，证实饮食可精准预测菌群多样性、物种丰度与代谢通路活性，且关联长期稳定，同时开发出靶向改善心脏代谢健康的个性化饮食模拟框架，为个性化营养干预提供迄今最全面的科学支撑。
主要研究结果
1、饮食可稳定预测肠道菌群的多样性、物种组成与功能通路
研究纳入10,068名40–75岁受试者，采集粪便样本，进行鸟枪法宏基因组测序。基于饮食记录与宏基因组测序结果，通过机器学习模型证实，饮食能够显著预测肠道微生物的 α 多样性，其中物种丰富度与Faith系统发育多样性的预测相关系数达0.26，Shannon指数为0.24，饮食可解释6.7%的菌群多样性变异。在物种水平上，724种检测菌群中有92.4%可被饮食显著预测，同时320条微生物代谢通路中高达97.8%与饮食存在显著关联。特征分析显示，未加工的天然食物与菌群多样性升高相关，而超加工食品、精制主食是降低菌群多样性的最强负向因素，饮食模式可聚类为四大类并呈现出截然不同的菌群特征，充分说明饮食是塑造肠道菌群结构与功能的核心因素。
2、关键食物与核心菌群形成精准关联，部分菌株可通过食物直接定植
研究通过SHAP分析明确了多种日常食物与关键肠道微生物的强关联，例如咖啡与产丁酸的Lawsonibacter asaccharolyticus高度相关，酸奶与发酵菌株Streptococcus thermophilus显著关联，牛奶则与双歧杆菌属丰度正相关，坚果、水果等也对应提升特定有益菌株丰度。结合食品宏基因组数据库验证发现，酸奶中的链球菌、牛奶中的双歧杆菌可通过食物直接摄入进入肠道，而咖啡相关的优势菌株并非来自咖啡本身，而是由饮食带来的肠道生态环境调控所驱动，既证实了直接定植的存在，也揭示了间接生态调控的重要作用。
3、饮食-菌群关联具有长期稳定性与跨人群普适性
为验证研究结论的可靠性，研究者对受试者进行了长达4年的纵向追踪，结果显示82.5%的肠道微生物物种呈现显著的饮食-菌群纵向追踪关系，饮食的变化能够稳定预测对应菌群的动态改变，且不受居住环境、社会经济状态、生活方式等因素的干扰。同时，该研究在澳大利亚PREDICT队列、以色列个性化营养干预队列中完成外部验证，在不同地域、不同饮食背景下均得到一致结果，证明本研究发现的饮食 - 菌群关联并非队列特异性现象，而是具有广泛适用性的生物学规律。
4、构建个性化饮食模拟模型，通过膳食调节菌群改善心脏代谢健康
研究者整合肥胖、血脂、炎症等10项生理指标构建心脏代谢指数（CMI），并建立 “饮食—菌群—健康表型” 的两阶段预测模型，开发出可落地的个性化饮食模拟工具。模型通过算法为个体提供精准膳食调整建议，普遍推荐减少白面包、加工肉制品摄入，增加苹果、牛油果、坚果等天然食物。模拟结果表明，基于菌群调控的个性化饮食调整，可显著降低心脏代谢指数，有效改善血糖、甘油三酯、内脏脂肪等关键健康指标，为个性化营养干预提供了可量化、可操作的科学方案。
总结
本研究依托全球罕见的万人级队列，首次在物种水平系统绘制饮食-肠道微生物组精准关联图谱，证实饮食是塑造菌群的核心因素，且关联长期稳定、跨人群适用；同时突破传统营养指导的模糊性，构建可落地的个性化饮食干预框架，颠覆“植物饮食=绝对健康”的单一认知，强调减少超加工食品、摄入天然食物是维护肠道健康的核心原则。该成果不仅深化了饮食-菌群-宿主健康的机制认知，更为个性化营养干预、慢病预防、健康管理提供了标准化、可量化的科学依据，推动营养学从“通用建议”迈向“精准调控”新时代。
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