饮食与肠道菌群的相互作用

34 食品安全导刊 2018年1月H热　点Spot特别报道本文综述和讨论了肠道细菌在人类健康和疾病中的重要作用。阐述了饮食对肠道菌群的影响，肠道细菌与人类疾病的相互作用关系。了解他们之间的关系，有助于使用新的益生菌和益生元的治疗，以便于提出治疗各种人类疾病的新策略。肠道细菌是人体肠道生态系统的有机组成部分，成人肠道内有着种类繁多数量约巨大的细菌定植，是人体细胞数量的十倍以上。在自然界中长期的进化导致人类与这些细菌产生互利共生的关系。肠道微生物生态系统中的微生物群体，其发挥的作用不亚于人体的任何器官，科学家把它比作是人体后天形成的一个“器官”。肠道细菌的稳定对人体健康十分重要,维持宿主的生理功能的平衡，人体的营养功能、代谢功能和免疫功能也会被影响。然而，当菌群结构发生位移时，它们就具有潜在危害性，可能会引起许多代谢性疾病的发生。导致肠道生态系统发生异常变化的原因有很多，如滥用抗生素、身体疾病、心理压力、机体老化。肠道菌群的功能肠道菌群按照数量排序，顺序是厚壁菌门、拟杆菌门、放线菌门、变形菌门、梭杆菌门和疣微菌门。拟杆菌门和厚壁菌门是肠道内代谢未消化食物残渣的主要细菌。它们基于交叉分解和共同代谢的代谢能量获取机制，促进寄主肠道复杂的膳食纤维和多酚的消化吸收。同时，共生菌利用寄主提供的丰富的营养和生存环境，进行生长和繁殖。还有一些专门的肠道细菌进行还原反应，如甲烷、乙酸、硝酸盐和硫酸盐的还原。共生菌和益生菌能促进肠道免疫系统屏障的完整性，阻止抗原和病原体进入黏膜组织。此外，共生菌通过调节宿主免疫系统的代谢来增强宿主的防御能力。肠道细菌在人体健康中起着重要的作用，包括保护宿主肠道防御系统和维持肠道正常生理功能。肠道细菌与饮食肠道菌的定植受许多条件的影响，饮食习惯是一个重要的影响因素，例如，东方饮食和西方饮食的不同会导致不同的肠道细菌结构的产生。饮食对肠道菌群的影响要远超过遗传背景对肠道菌群的影响，饮食结构是塑造肠道菌群的重要因素。非洲儿童（植物性饮食结构）肠道微生物种群中拟杆菌门数量明显升高，而厚壁菌门、大肠杆菌和志贺菌数量明显降低，并且含有一定比例的能够分解膳食纤维和木聚糖的普氏菌和Xylanibacter菌，这表明肠道微生物随着非洲儿童富含植物性食材的膳食模式而改变，菌群的改变保护他们远离炎症和慢性病。有研究表明，婴幼儿的喂养方式（母乳喂养、奶粉喂养）会影响肠道菌群的组成，喂母乳的婴儿肠道内有较多的双歧杆菌，而喂配方奶粉的婴儿有较高水平的拟杆菌、球形梭菌和乳酸杆菌。有学者对菌群和饮食的相关性进行研究，结果表明短杆菌和白色念珠菌和饮食中的高碳水化合呈正相关，与饮食中的高氨基酸、蛋白质和脂肪酸呈负相关。白色念珠菌的丰度与近期饮食中碳水化合物含量密切相关，而Methobrevibacter菌的丰度与长期、近期的碳水化合物摄入都有关系。研究结果再次证明饮食能够改变肠道菌群的结构，长期、近期饮食在改变某些菌群比例时具有一定的差异。肠道菌群与疾病先前就有研究发现，肠道菌群紊乱会引起炎症性肠炎和腹泻。近些年，多种疾病被学者与肠道菌群结构联系起来，包括肥胖、炎症性疾病、糖尿病、肝性疾病、肠癌等。肥胖：肥胖病是因为体内脂肪积累过量，造成体重急剧增大的一种慢性代谢紊乱性疾病。肥胖病是由于机体的脂肪累积过量，而引起体重变大的一种慢性代谢紊乱性疾病。有研究表明，将肥胖人群肠道菌群植入小鼠体内，会使小鼠体脂含量急剧上升，主要原因可能是这些肠道微生物会帮助机体发酵食物，加强宿主的消化吸收功能等，这表明肠道菌群紊乱可能会引起肥胖的发生。糖尿病：近期报道显示，全球仍有大量人群饱受糖尿病的困扰，肠道菌群和糖尿病相互之间关系的研究也愈发火热。糖尿病人群肠道内微生物硬壁菌门、梭菌纲（Clostridia）的丰度明显下降，而β-变形杆(beta-proteobacteria)的比例增加，并且拟杆菌门/硬壁菌门、β-变形杆菌的比例均随着血糖浓度升高而增大，这表明Ⅱ型糖尿病能够引起肠道微生物群落组成的显著变化，两者存在一定的关联性。肝癌：肝癌一般是由化学致癌物和肝炎病毒共同作用引起的。Fox等发现肠道菌群中含有较多的肝螺杆菌的小鼠会更易被化学致癌物或者肝炎病毒诱导而引发癌症,从而表面了小鼠肠道菌群的肝螺杆菌与肝癌发生有着密切的关联性,降低了宿主对致癌物质或肝炎病毒的抵抗力。即使现在已经存在许多研究证实了肠道菌群与疾病发生的关联性，但到底是菌群结构的改变引发了疾病，还是疾病发生引起肠道菌群的变化，尚未存在定论，只能通过今后的研究去探明。结语菌群对人类的健康与发展的益处越来越被熟知。肠道菌群的基因测序，微列阵分析，新的遗传变异动物模型的建立，为深层次探究肠道菌群和肠道上皮细胞的日常相互作用提供技术支持。这些数据表明，把菌群和宿主的共生关系描述为一种互惠关系更加准确。人们通过饮食维持菌群的稳定，从而使菌群在宿主体内发挥各种重要功能，使宿主受益。研究肠道菌群和疾病关系，可以通过益生菌和益生元来控制疾病，而不是使用抗生素，这样的治疗手段是今后追求的目标。作者简介：郎田田（1992—），男，江苏连云港人，硕士在读。研究方向：农产品贮藏与加工。肠道菌群与饮食、疾病关系的 研究进展□ 郎田田　雷姝敏　陈 红　扬州大学旅游烹饪学院食品科学与工程系食品安全导刊2018年1月下正文-20180207.indd 342018/2/27 9:48:21

中药有效成分与肠道菌群相互作用的研究进展

人体肠道中栖息着数量庞大、种类繁多的微生物，这些微生物与其所寄居的肠道环境组成了肠道微生态系统。肠道共生菌群参与调控宿主的营养消化吸收、免疫应答、生物拮抗等一系列生命活动，且与多种疾病的发生发展密切相关。因此，维持肠道微生态系统的平衡对宿主的生理健康显得尤为重要。中药有效成分代谢转化后，肠道菌群使其代谢产物更易被吸收，甚至有减毒或增毒作用，进而发挥不同的生物学效应；同时，中药也能调节肠道菌组成，保护肠黏膜屏障，从而恢复肠道稳态。作者检索了近15年中药与肠道菌群相互作用的相关研究文献，综述了肠道菌群的分类，肠道菌群失调与疾病的关系，肠道菌群对中药有效成分代谢及生物活性的影响以及中药调节肠道菌群失调等方面，并对基于多组学技术研究中药作用机制的策略进行了展望。

标签：肠道菌群；中药；有效成分；疾病；代谢；相互作用

[Abstract]A large number and wide varieties of microorganisms colonize in the

human gastrointestinal tract They construct an intestinal microecological system in

the intestinal environment The intestinal symbiotic flora regulates a series of life

actions， including digestion and absorption of nutrient， immune response，

biological antagonism， and is closely associated with the occurrence and

development of many diseases Therefore， it is greatly essential for the host′s health

健康广角虽然近年来学者对于“膳食中脂肪供能比到底多少最好”这个问题存在争议，但不止一项最新研究发现，高脂饮食对肠道菌群有不利影响。最近，权威科学期刊《Gut》（肠道）发表的我国科学家的新发现又一次证明，吃太多的脂肪会使肠道的有害菌群增加，有益菌群减少。这项随机对照人类饮食干预研究募集了217名18~35岁的健康志愿者，没有慢性疾病，也没有肥胖问题。志愿者按要求食用三类不同膳食长达半年时间，研究者采集他们的血液，测定和炎症反应有关的指标，如IL-1β、IL-6、IL-8、TNF-α等细胞因子，还有PGE2、TXB2、白三烯、LTB4等；收集他们的粪便，对16SrRNA测序，分析其中的菌群状况。试验期间，所有的食物和大部分饮料都是研究所提供的。这三种膳食的热量水平完全一致，平均是2080~2100千卡，膳食纤维摄入量也保持一致，但三大营养素的比例不一样。其脂肪供能比分别为20%、30%、40%，碳水化合物供能比分别为66%、56%、46%，蛋白质供能比均为14%。可能非专业人员看不懂这是什么意思，解释一下：所谓营养素供能比，就是在一天所获得的能量（热量）当中，有多大份额是来自于脂肪、碳水化合物和蛋白质的。类型I，脂肪供能比20%、碳水66%，类似于改革开放之前贫困时代吃的相当低脂的膳食。食物能量主要来自于粮食，烹调很大比例为蒸煮凉拌，基本上菜里看不到油花，肉也不多。坚果花生瓜子类都很少，水煮鱼、炸丸子、手撕面包、蛋挞、油条、锅巴、薯片之类，就想也别想了。类型II，脂肪供能比30%、碳水56%，是中国营养学会推荐的比例，比我国大部分居民目前的饮食略清淡少油一点。有坚果，但数量要控制；有鱼肉，但不能经常用油炸油煎的方式。类型III，脂肪供能比40%、碳水46%，是目前中国很多富裕家庭的日常生活状态。油炸方便面的脂肪供能比大概就是40%~45%。炒菜放油比较多，经常下馆子，经常吃油炸菜肴，经常吃烧饼油条，经常吃蛋糕饼干，都会提升脂肪供能比。好了，言归正传。吃这三类膳食，口味享受方面自然是天壤之别。那么，身体的变化是什么样的呢？研究者发现，6个月之后，三组受试者的体重、腰围、血糖、血脂等指标都没有发生明显变化。但是肠道菌群发生了显著变化。首先，20%脂肪的低脂饮食组粪便菌群最为多样化。高脂肪饮食则降低了菌群的多样性。其次，菌群的数量比例发生了变化。高脂饮食增加了Alistipes属和拟杆菌属，减少了粪便杆菌属细菌；低脂饮食则增加了Blautia和粪便杆菌属的细菌。简单解释就是，高脂饮食所增加的细菌，多是在糖尿病等代谢疾病患者中容易比例上升的品种；而它所减少的菌类，多是在糖尿病患者中容易缺乏的，产生丁酸等有益成分，降低肠道炎症反应的菌群。第三个发现是，在40%脂肪饮食组的受试者粪便中，短链脂肪酸显著低于另外两组。这可不是个好消息，因为大肠发酵所产生的丁酸有利于控制血脂，而且最近刚有研究发现，它有利于降低糖尿病的风险。第四个发现是，在低脂饮食组中，粪便中的甲酚和吲哚含量比较低。这些成分少了，说明距离各种慢性疾病比较远。反过来，高脂饮食族的粪便中，花生四烯酸和脂多糖比较多，而这些成分多了代表较高的炎症反应风险。血液样品分析表明，高脂饮食组的血浆中，很多促炎因子都比较高。在40%脂肪组中，TXB2含量比20%低脂组显著要高，而C反应蛋白的含量比30%脂肪的中等脂肪饮食组都显著地高。反过来说，在20%脂肪的低脂饮食组，LTB4和PGE2含量比另外两组都低。总之一句话，高脂饮食显然是会促进炎症反应的。这就意味着，那些容易长痘痘的人，容易发炎的人，应当避免吃过高脂肪的膳食。（编辑/戎毅）高脂饮食对肠道菌群有不利影响●

第六届全国儿科微生态学学术会议暨儿科微生态学新进展学习班资料汇编

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

154．肠道菌群与肠上皮细胞和肠道免疫系统的相互作用机制

武庆斌（苏州大学附属儿童医院消化科 苏州 215003） 哺乳动物的胃肠道寄生着最为复杂的微生物群体，被称之为肠道原籍菌群，新近的研究认为这些细菌有近1000多种。新生儿出生时胃肠道是无菌的，免疫系统几乎没有发育，但很快有种类繁多的细菌定植。随着细菌的定植，肠道菌群的建立，刺激机体产生大量的淋巴细胞和淋巴组织，促进全身免疫系统和粘膜免疫系统的正常发育并逐步成熟，这其中也包括肠相关淋巴组织（gut-associated lymphoid tissues ，GALTs）的发育和成熟。GALTs发育成熟的结果是对肠道原籍菌群的耐受和对病原菌的免疫反应。由于宿主基因易感性，肠道粘膜屏障功能减弱或缺乏恰当的粘膜免疫反应（如免疫耐受丢失），就会导致粘膜对肠道菌群免疫反应失控，甚至引起全身免疫反应紊乱，引起慢性持续性的炎症，如过敏性炎症和炎性肠病（inflammatory bowel disease, IBD）就是例证[1，2] 。 一、肠道菌群对婴幼儿粘膜免疫的作用 和肠道菌群的建立、定植和演替一样，出生时GALTs的活性较低，与新生儿期间，全身免疫系统短时间不成熟是一致的[3，4]。新生儿生后，其外周血中几乎测不到分泌IgA的B型浆细胞——推测这种B细胞是由GALTs衍生出来，然后随血流到达粘膜效应部位。一个月后，这些细胞显著增加，12个月后达到最高峰值。这就意味着有持续不断的微生物和外界环境对GALT的刺激所致。无菌鼠的PP结（Peyer’s patches）发育程度低下：仅有极少的生发中心，数量很少的淋巴细胞，主要是CD4+T细胞、α-βTCRCD8+细胞和分泌IgA浆细胞；脾脏和淋巴结的少有B-和T-细胞带或区域，异常内皮微血管的过度增生，以致结构不完整[5]。正常的口服饮食抗原免疫耐受能力缺失。恢复大龄无菌鼠的正常肠道菌群，食物抗原的免疫耐受功能依旧缺失。这说明在很早的初级阶段，肠道菌群的建立、定植和成熟，对先天免疫系统和获得免疫的启动有着极其重要的作用。的确肠道菌群通过“入侵”肠上皮细胞和M细胞，对GALTs的发育起着很重要的作用。Gronlund等[6] 研究0～6个月的健康的新生儿时，发现肠道内脆弱类杆菌和双歧杆菌定植的时间越早，外周血中IgA定向细胞的含量可以越早地被检测到；随着肠内脆弱类杆菌和双歧杆菌数目的增加，外周血中的IgA定向细胞的数量也逐渐增加。GALTs在未成熟的初期，允许有2种显著对立作用：1）适度、恰当的针对病毒和细菌病原体的炎症反应调控免疫防御机制的发育；2）促进对食物抗原产生免疫耐受的极其复杂的免疫机制。在婴儿期的肠道菌群不断的、进行的构建和演替过程中，GALTs对这些复杂的肠道菌群产生耐受的同时，也有助于免疫系统诱导产生上述2种功能[3]。 二、肠道粘膜免疫系统的防御机制 肠道粘膜免疫系统是由免疫反应启动的有高度器官化场所和分散在固有层和肠上皮间的效应淋巴细胞等两部分组成的防御系统。外来的抗原物质，如细菌、病毒、食物中的大分子蛋白质等被摄入到GALT（如，PP结）和肠壁淋巴结内，这些高度器官化的二级淋巴器官结构是诱导肠特异性免疫的主要部位。被抗原激活的B细胞和T细胞从诱导场所通过淋巴引流管迁移到肠系膜淋巴结，然后进入血液循环，随着血流最后再归巢到粘膜效应部位。这些效应部位是由抗原特异性的T细胞和B细胞、分化的浆细胞、巨噬细胞、树突状细胞（DC）以及嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞和肥大细胞等组成。总之，粘膜免疫系统的诱导部位和效应部位产生粘膜和血清抗体反应，T细胞介导免疫，局部免疫刺激或免疫抑制介质以及系统免疫无能（systemic anergy）[5,7] 。 PP结位于肠粘膜下，是诱导肠特异性免疫的主要场所。在PP结圆顶区上分布有微皱褶细胞(microfold cell，M细胞)。M 细胞摄取和转运肠腔的抗原，如肠道病原菌、肠道原籍菌、病毒、食物中的抗原等到肠上皮下圆顶区，在此进行抗原处理和诱导特异性的免疫反应。圆顶区内有以B细胞为主的生发中心淋巴虑泡和以T细胞、巨噬细胞以及DC的滤泡间区。生发中心内含大量增殖淋巴母细第六届全国儿科微生态学学术会议暨儿科微生态学新进展学习班资料汇编