功能性营养成分对机体 肠道健康影响的研究进展

丁佳 卜宪垒 范玺 吴宗翰

健康人体胃肠道内栖居的种类繁多的微生物统称为肠道菌群。肠道菌群是一个高度多样化且相对稳定的微生物生态系统。人类在胎儿时期，肠道中已经开始有微生物定植，新生儿出生时和出生后的一段时间内，由于与母亲产道、乳汁以及外界环境的接触，会导致婴儿肠道菌群短期内发生巨大的变化。对于人体而言，肠道微生物不仅能利用自身细胞成分和基因产物影响人体健康，同时，肠道微生物代谢产物及其活性也能够直接影响机体免疫、代谢功能及人体营养与健康。如果肠道菌群结构失调，就会增加机体的患病风险，如肠道疾病、代谢综合症以及结肠癌等。

目前，饮食尤其是功能性食品对肠道菌群结构及其代谢活力的作用逐渐引起人们的广泛关注。不同食物成分能够利用该成分让肠道微生物生长繁殖，同时这些功能性成分还能通过增加细菌发酵底物、促进胃肠道蠕动等方式调节肠道菌群结构，进而防治肥胖、2型糖尿病等代谢类疾病，以及肠道炎症类疾病、过敏性疾病、胃肠道癌症等疾病。本文对功能性营养成分对机体肠道健康影响的研究进展进行了综述。

一、功能性营养成分对肠道健康的影响

1.功能性碳水化合物。（1）膳食纤维。膳食纤维（dietary fiber，DF）是一类不能被人体消化酶分解的多糖，其不能经小肠消化吸收，更不能产生能量，却可以通过结肠微生物发酵产生有益于机体健康的代谢产物，因此DF也被称为微生物相关碳水化合物。2016年，美国斯坦福大学Sonnenburg课题组在《Nature》杂志发文称DF不但能够维持肠道细菌多样性，而且能跨代产生作用，若低纤维饮食持续几代之后，机体肠道菌群的多样性会越来越差，且不可逆转，表明DF与肠道菌群多样性直接相关。

（2）不可消化寡糖。不可消化寡糖（non-digestible oligosaccharide，NDO）是一类具有生理调节作用的不溶性膳食纤维，主要包括大豆低聚糖、低聚果糖、低聚木糖等。NDO能够改善微生物分解糖的活性，从而改变结肠内微生物群的组成与代谢;NOD能够诱导乳杆菌、双歧杆菌等有益菌群大量繁殖，同时促进短链脂肪酸（short-chain fatty acids，SCFA）的产生。研究表明，某些特殊的NDO组合能够导致肠道菌群的改变，并为宿主健康提供益处，这些特殊的NDO被称为“益生元”（prebiotics）。表1列举了不同功能性碳水化合物对肠道健康的促进作用。

2.多不饱和脂肪酸。多不饱和脂肪酸（polyunsaturated fatty acids， PUFA）主要包括n-3 PUFAs系列多不饱和脂肪酸-二十二碳六烯酸（DHA）、α-亚麻酸（ALA）、二十碳五烯酸（EPA）和n-6 PUFAs系列多不饱和脂肪酸-亚油酸（LA）和花生四烯酸（AA），其中n-3 PUFAs是一种特殊的肠内营养素，能够保护肠道粘膜免受损伤，同时调节肠道菌群结构，增加肠道双歧杆菌、乳杆菌、拟杆菌的含量，同时减少变形菌门含量，从而加强肠道的生物屏障功能。Liu等利用PCR-DGGE技术对饲喂不同比例脂肪酸的小鼠肠道菌群结构进行了研究，结果表明饲料中饱和脂肪酸含量丰富组，小鼠肠道菌群中的拟杆菌属较n-3 PUFAs及n-6 PUFAs组显著降低，同时SFA组小鼠肠道内毛螺菌科含量也明显下降。Yu等研究发现，饲喂鱼油（DHA、EPA含量为60%）15天后，实验组小鼠肠道菌群结构较对照组小鼠明显改变，实验组小鼠肠道内与肠道溃疡性疾病及肥胖相关的幽门螺杆菌、梭菌属、厚壁菌门及假单胞菌属含量显著降低。

3.乳铁蛋白。乳铁蛋白（Lactoferrin ，LF）在哺乳动物乳中含量丰富，并广泛存在于哺乳动物呼吸、消化及生殖系统的外分泌液中，能够改善肠道菌群结构，抵抗外界病原菌侵入，同时还能与铁离子结合抑制甚至杀死肠道内有害菌，改善肠道的屏障功能，促进肠道内双歧杆菌等有益菌的生长。Geier等利用T-RFLP及DGGE技术分析了摄入LF后肉鸡的肠道菌群结构，实验结果显示，摄入LF的实验组肉鸡肠道菌群多样性较对照组明显增加，其中乳杆菌属含量显著增加，同时肠道病原菌大肠杆菌和沙门氏菌数明显降低。

4.维生素。维生素与宏量营养素一样能够影响人体正常生理机能、调节机体肠道菌群，并维持机体健康。对人体肠道健康至关重要的B族维生素，其虽然不能由人体自主合成，但是能够由人体结肠内的微生物合成。动物研究表明，当摄入高剂量的产叶酸菌株时，小鼠粪便中的叶酸含量也随之增高，叶酸的生成有益于结肠上皮细胞粘膜的健康，降低结肠癌的患病风险。加州理工学院Yano等在有关肠道产孢细菌对小鼠血液中脑部神经递质5-羟色胺含量影响的研究中发现，在产孢细菌的代谢过程中，肠道内的维生素E含量显著增加，而缺乏维生素E是部分抑郁症患者的表现之一，因此补充维生素E能够缓解患者的抑郁症状。综上所述，与化学合成维生素相比，利用肠道微生物转运维生素可能是人体获取维生素的最佳形式。

5.益生菌。肠道是人体重要的新陈代谢器官，而肠道菌群能够直接影响机体新陈代谢。肠道菌群在宿主营养代谢、生长发育及免疫调节等过程中发挥着重要作用。益生菌能够辅助治疗并降低胃肠道疾病的患病风险，提高机体免疫应答，同时维持泌尿生殖系统健康，并且其抗菌及免疫性能够特异性地调整人体肠道菌群

众多临床研究和功能性试验提示，益生菌对肠道菌群的调节功能及肠道健康至关重要。如表2所示，益生菌在进入人体后可能直接作用于宿主或间接通过调节胃肠道菌群影响宿主健康，其能够通过调节黏液层、黏膜组织以及免疫细胞等肠道黏膜组织细胞，保护肠道屏障的健康，增强肠道黏膜的屏障功能，从而影响机体肠道健康。

二、展望

功能性营养成分与肠道菌群相关的研究课题逐年增多，研究内容及范围逐步拓宽，但有关功能性营养成分对肠道菌群影响的研究大多还停留在现象揭示，其作用机理尚不清楚。另外，除饮食外，还有众多影响肠道菌群结构的因素，如基因型、性别、年龄、生理代谢等，如何全面揭示饮食与以上众多因素之间的关系，也是目前研究亟待解决的问题。

近年来，分子生物学飞速发展，第二代高通量测序技术及第三代测序技术使得在分子水平上对益生菌影响肠道菌群作用机理的研究成为可能，为全面、准确、快速地研究微生物多样性提供了新的技术。随着最近几年遗传学、生物信息学以及高通量测序技术的迅猛发展，相信在不久的将来，功能性营养成分调节肠道菌群结构及其代谢产物的具体作用机制会逐步清晰、明确，从而为人体健康和疾病防治开辟新思路。

作者簡介：丁佳（1992-），女，天津人，硕士研究生，研发工程师，研究方向为益生菌产品开发。