膳食脂肪酸调节肠道菌群促进机体健康的研究进展

杨 陈，胡 超，黄凤洪

(中国农业科学院油料作物研究所/油料脂质化学与营养湖北省重点实验室/农业部油料加工重点实验室/油料油脂加工技术国家地方联合工程实验室，武汉 430062)

大量研究表明，肠道菌群的失调与代谢性疾病[1-3]、肠道疾病[4]、癌症[5-6]与自身免疫性疾病[7]等疾病的发生相关。合理的膳食营养有助于维持调节肠道微生态的平衡，从而促进机体健康，而膳食脂肪酸在维持机体健康方面发挥重要的作用。美国医学研究院(IOM)提出，人体每天对膳食脂肪酸的摄入应不低于160mg，而目前，我国成年人每天摄入的膳食脂肪酸仅为37.6mg[8]。2016年12月，国际益生菌与益生元科学协会(ISAPP)发布共识声明[9]，首次将多不饱和脂肪酸、多酚、黄酮等脂质列入益生元的涵盖范围。本文系统地阐述不同类型的膳食脂肪酸对肠道菌群的调节作用，以及通过膳食脂肪酸调节肠道微生态平衡来缓解各种疾病发生发展的相关研究进展，为未来脂肪酸的个体化健康膳食管理和疾病防治提供科学依据。

1 膳食脂肪酸与肠道微生态

大量研究证实，膳食脂肪酸可以直接或间接的影响肠道微生态，改变机体肠道菌群的数量和组成，影响肠道黏膜屏障生理特性和功能。

1.1 多不饱和脂肪酸

常见的ω-3多不饱和脂肪酸有α-亚麻酸(ALA)、二十碳五烯酸(EPA)、二十二碳五烯酸(DPA)、二十二碳六烯酸(DHA)等，后三种多存在于深海鱼类脂肪中，而前者主要存在于亚麻等植物种子中。ω-6 PUFA包括花生四烯酸(AA)和亚油酸(LA)等，它们的来源也以植物种子如花生、菜籽、葵花籽为主。一些研究表明，多不饱和脂肪酸可以影响并改变肠道菌群的组成和肠道代谢进程，其中ω-3多不饱和脂肪酸能显著调节肠道菌群的数量和组成。Bomba A等[10]研究幼猪口服多不饱和脂肪酸发现，不饱和脂肪酸能提高肠道微生物的数量，尤其显著地提高了乳酸杆菌的数量。Nielsen S等[11]研究发现，在婴儿牛乳中添加鱼油，婴儿粪便中的菌群组成发生了改变，其多样性增加。Ringo E等[12]研究发现，在鱼类饲料中增加7.0%的亚麻酸或4%的PUFA混合物，鱼类肠道中菌群数量发生改变，其中乳酸菌占比最高，而亚油酸即ω-6 PUFA饲料喂养的鱼类肠道菌群中乳酸菌数量较少。此外，目前仍有大量的研究证实PUFA可以有效地改变肠道菌群的组成，提高肠道内益生菌的数量，然而PUFA如何作用于肠道微生态，其影响菌群改变的分子机制仍是亟待探究和解决的问题。

ω-3PUFA也能影响小肠上皮细胞生理特性，加强小肠对外源病原菌和内部炎症的抵御能力，从而提高肠道上皮组织的屏障功能。Willemsen LE等[13]研究表明，多不饱和脂肪酸通过提高肠道上皮细胞的抗性，降低IL-4介导的渗透性，从而提高上皮细胞屏障功能。Wang X等[14]研究ω-3 PUFAs通过修饰细胞内的肠脂肪酸结合蛋白(I-FABP)，来激活PPPARγ通路和上调TJ蛋白的表达，通过这种方式来对肠道黏膜屏障起到保护效应。李兴照等[15]利用大鼠烧伤模型作为实验组，定期尾静脉注射一定浓度的ω-3鱼油脂肪酸，结果显示，实验组大鼠体内促炎症介质IL-6、TNF-α等水平显著降低，ω-3PUFA能有效缓解炎症反应，对肠道黏膜具有一定的修复损伤能力和保护其屏障作用。王化芬等[16]利用创伤性休克(TS)大鼠模型研究得到ω-3PUFA能有效地修复TS大鼠肠道黏膜损伤，抑制肠道上皮对促炎因子的释放。黄志清等[17]选用大鼠肠道上皮细胞来源的IEC-6细胞体外培养，用LPS、DHA、EPA处理细胞，检测细胞IL-1β、IL-6、TNF-α基因mRNA的表达，结果显示，DHA、EPA处理组显著地降低细胞IL-1β基因mRNA的表达量，EPA处理组还能显著地降低IL-6、TNF-α基因mRNA的表达量，该研究也验证了ω-3PUFA对小肠细胞炎症基因表达的调控和抗炎功效。

目前有研究显示，ω-6 PUFA对肠道菌群的研究影响较小[12]。一些研究表明，高含量的ω-6 PUFA对肠道微生态平衡具有负面效应。Ghosh S等[18]研究给予C57BL/6小鼠富含ω-6 PUFA(玉米油)的饮食，结果显示，ω-6 PUFA促进小鼠肠道微生物过度生长，而拟杆菌和壁厚菌数量减少。也有研究发现，ω-6 PUFA喂养的C57BL/6小鼠体内肠蛋白酶数量增加，并且ω-6 PUFA诱导了小鼠体重增加和肝脏脂肪浸润现象，并一定程度上改变了肠道微生物的组成[19-20]。

一些研究也发现，一定比例的ω-6/ω-3PUFA更有利于肠道微生态的调节。张欣等[21]研究表明，在小鼠的食物中添加不同比例的ω-6/ω-3PUFA，即添加10%花生四烯酸饲料(ω-6/ω-3PUFA比例为28∶1)、添加10%鱼油饲料(0.5∶1)和对照组(9∶1)，高比值(28∶1)的膳食营养喂养的小鼠体内变形菌门和厚壁菌门的数量增加。上述研究表明，不合理的膳食结构影响肠道菌群的组成，菌群失调容易引发各种疾病。中国营养学会对居民日常摄入的ω-6/ω-3PUFA比例推荐是4∶1～6∶1[22]，而一些研究发现，我国居民日常生活膳食脂肪酸摄入的比例约为7∶1～8∶1[23]，说明我国居民食物营养仍然存在一定程度的不均衡，提高一些富含ω-3PUFA的膳食使ω-6/ω-3PUFA比例均衡，对保证机体健康具有重要意义。

1.2 单不饱和脂肪酸

单不饱和脂肪酸(MUFA)对肠道菌群的调控也具有非常重要的作用[24-25]。Mujico JR等[26]检测80只小鼠分别摄入油酸复合物、ω-3脂肪酸混合物和高脂膳食后的肥胖小鼠体重和肠道菌群，取其第19w粪便分析肠道菌群，发现摄入高脂饲料会导致粪便菌群的改变，这是肥胖的一个显著表型特征，摄入油酸复合物可以抵抗高脂引起的肠道紊乱和改善体重。

1.3 饱和脂肪酸

目前，研究者普遍认为过多的摄入饱和脂肪酸(SFA)能增加机体胆固醇水平，容易导致肥胖和心血管类疾病的发生。一项纳入60项研究的荟萃分析结果表明，月桂酸即饱和脂肪酸的一种，能极大地提高总胆固醇水平[27]。其他一些研究也表明，机体摄入过多的SFA可能使胆固醇和甘油三酯水平升高，增加动脉粥样硬化和冠心病发生风险[28-29]。

SFA的过多摄入可能会增加一系列相关疾病发生风险，长期摄入富含SFA食物，容易导致肠胃信号受损、肠道菌群组成发生变化，影响肠道菌群对能量调节的控制[30]。Ringo E等[12]研究表明，以SFA作为饲料的鱼类肠道菌群几乎没有乳酸菌出现，而含有不饱和脂肪酸的饲料喂养的鱼类肠道中乳酸菌的数量增加。目前，关于SFA如何作用于肠道微生态及其如何影响疾病发生的机制的研究仍然较少，也是亟待解决的问题。

2 膳食脂肪酸调节肠道菌群影响疾病进程

膳食脂肪酸能有效地通过调节肠道菌群来影响许多慢性疾病发生和发展。

2.1 肥胖

PUFA对机体肥胖诱导的肠道微生态紊乱能起到一定的改善功效并有效控制体重增加。路媛媛等[31]研究表明，给予肥胖小鼠鱼油ω-3PUFA和高脂饲料，并喂养16w，采集粪便，检测到ω-3PUFA能有效地改善肥胖小鼠肠道菌群紊乱的状况，同时检测到ω-3PUFA喂养的肥胖小鼠组肠道中炎症因子的表达水平显著低于高脂饲料喂养的肥胖小鼠组，因而进一步验证了ω-3PUFA对肥胖小鼠肠道微生态的调节和改善作用。此外，也有研究发现，某些短链脂肪酸如醋酸酯、丙酸酯、丁酸酯或其添加物的膳食补充，能改善肠道微生物菌群落结构，使厚壁菌的数量减少，拟杆菌数量增加，并抑制慢性炎症的发生，高脂肪饮食喂养引起的体重增加也显著地受到一定的抑制[32]。Chambers等[33]针对60位肥胖成年人的研究表明，每天10g丙酸酯的摄入，24w连续性实验结果显示，短链脂肪酸丙酸酯能有效降低肥胖病人体重增加，腹腔内脂肪的分布显著减少，并且肝细胞内脂质含量降低。Mujico JR等[26]研究表明，由饮食诱导的肥胖小鼠，分别摄入高脂膳食、油酸复合物S1和ω-3PUFA复合物S2(EPA 和DHA)三种不同饮食，发现高脂膳食导致体重显著增加；摄入S1小鼠体重降低，并且小鼠肠道微生物总数显著增加，恢复了肠道菌群平衡；摄入S2饮食的小鼠也显著地增加了乳酸杆菌的数量，由此说明，油酸和ω-3PUFA可以抵抗高脂引起的肠道菌群紊乱和改善体重。

2.2 肠炎

膳食脂肪酸能通过肠道菌群直接或间接地抑制肠炎发生过程中炎症因子来延缓炎症进程。Ghosh S等[34]研究证实，高比值的ω-6/ω-3PUFA的膳食能诱导小鼠肠炎的发生，ω-6 PUFA膳食喂养的小鼠加重了小鼠肠炎的严重程度，而富含ω-3PUFA膳食组小鼠肠道炎症减弱，并且肠道微生物中乳酸菌和双歧杆菌的数量也显著地增长。Ghosh S等[34]研究结果显示，ω-3 PUFA膳食小鼠肠道内有益菌如乳酸菌和双歧杆菌的数量增加，逆转了结肠炎的发展。ω-6 PUFA促进小鼠肠道微生物过度生长，而拟杆菌和壁厚菌数量减少，加重了肠道损伤和免疫细胞浸润。另一项研究也证实了给DSS诱导产生肠炎的大鼠定期喂养不同比例的亚油酸/α-亚麻酸，结果显示，膳食比例LA/ALA为2时，肠炎大鼠体内炎症介质下调，并且炎症程度减轻[35]。

2.3 其他代谢疾病

膳食脂肪酸与肠道菌群之间相互作用的同时也参与其他一些疾病的发生发展。Kaliannan K等[36]研究膳食脂肪酸与肠道微生物相互作用对代谢性内毒素血症的影响发现，ω-3PUFA促进肠道产物和碱性磷酸酶的分泌，通过降低脂多糖产物和肠黏膜通透性来改变肠道菌群组成，从而降低代谢性内毒素血症和炎症发生风险。Everard A等[37]研究表明，给小鼠补充饱和脂肪酸会导致肠道内菌群生态失调，双歧杆菌的数量减少，厚壁杆菌和拟杆菌的比例增加，胰岛素抵抗指数增加。

3 展望

多不饱和脂肪酸尤其是ω-3 PUFA能调节肠道菌群的数量和组成，影响肠道上皮细胞生理特性，加强肠道屏障的防御能力。ω-6 PUFA会降低肠道微生物的多样性，促进微生物单一过度生长，并增加机体脂肪含量促使肥胖产生。合理比例的ω-6/ω-3PUFA被证实更有利于肠道菌群的调节。过多摄入SFA会增加心血管类疾病发生风险，容易导致肠胃信号受损[38-39]，而MUFA和SFA是否影响肠道微生态的研究较少。此外，肠道菌群的紊乱会引发各种疾病的发生，饮食对肠道菌群的调节具有决定性的作用，膳食脂肪酸尤其是ω-3PUFA，能通过调节肠道微生态来降低肥胖、肠炎、代谢性内毒素血症等疾病的发生风险，为研究疾病发生机制提供新的思路，对相关疾病的防治具有一定的价值和意义。

不同类型的膳食脂肪酸与肠道菌群之间的作用机制仍然需要进一步的挖掘研究。此外，针对膳食脂肪酸调节肠道菌群来预防疾病发生、缓解疾病发展的研究，也多限于肥胖、慢性肠道炎症、代谢综合征等，对于其他的一些慢性疾病如高血压、糖尿病及癌症等的作用效果和影响机制仍需更多的发掘。全面深入地开展膳食脂肪酸对肠道微生态的功效作用和机制的挖掘研究，不仅为膳食脂肪酸相关食品和保健品的加工生产提供重要的指导意义，同时也为未来脂肪酸的个体化健康膳食管理和疾病防治提供科学依据。◇

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