燕麥β-葡聚糖調(diào)節(jié)腸道菌群與降脂減肥作用的研究進展

申瑞玲，朱瑩瑩，李 林，董吉林

（鄭州輕工業(yè)學院食品與生物工程學院，河南鄭州450000）

燕麥β-葡聚糖調(diào)節(jié)腸道菌群與降脂減肥作用的研究進展

申瑞玲，朱瑩瑩，李 林，董吉林

（鄭州輕工業(yè)學院食品與生物工程學院，河南鄭州450000）

近年來，超重和肥胖已成為許多國家突出的健康問題，其導致的一系列代謝類疾病死亡率遠高于其他疾病。越來越多的證據(jù)表明，肥胖的發(fā)生與腸道菌群的組成密切相關(guān)。燕麥β-葡聚糖不僅具有顯著的降血脂作用和減肥功效，還可以作為益生元調(diào)節(jié)機體腸道菌群結(jié)構(gòu)。本文從腸道菌群與肥胖的相關(guān)研究、燕麥β-葡聚糖降脂減肥和益生元作用等方面綜述了燕麥β-葡聚糖調(diào)節(jié)腸道菌群及其減肥降脂作用之間相關(guān)性的研究現(xiàn)狀。

燕麥β-葡聚糖，益生元，腸道菌群，減肥降脂，相關(guān)性

肥胖癥是遺傳因素與環(huán)境因素共同作用所導致的營養(yǎng)代謝障礙性疾病，是一系列慢性代謝疾病的主要誘因。多項研究結(jié)果表明，肥胖與葡萄糖耐量異常、胰島素抵抗、Ⅱ型糖尿病、高血脂、纖溶系統(tǒng)功能紊亂及冠心病等一系列代謝綜合癥密切相關(guān)[1]。世界衛(wèi)生組織（WHO）2013年3月公布數(shù)據(jù)顯示，每年至少有280萬人死于由肥胖和超重引起的并發(fā)性疾病。因此，研究肥胖發(fā)生的機理、預(yù)防和控制肥胖的發(fā)展和蔓延是十分重要的課題。

流行病學研究表明飲食結(jié)構(gòu)的調(diào)整和生活方式的干預(yù)能預(yù)防90%以上慢性病。在飲食中添加谷物膳食纖維對體重控制和預(yù)防心血管疾病都具有重要作用[2]。燕麥中含有豐富的膳食纖維，其中的β-葡聚糖具有顯著降脂減肥作用[3]；目前研究還證實燕麥β-葡聚糖可以作為益生元，促進雙歧桿菌和乳酸菌生長，并減少大腸桿菌數(shù)量[4-5]。近年來，肥胖的發(fā)生和腸道菌群結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系已經(jīng)成為研究的前沿與熱點。然而β-葡聚糖調(diào)節(jié)腸道菌群結(jié)構(gòu)變化與其降脂減肥作用之間是否有關(guān)聯(lián)，以及其在體內(nèi)的代謝過程和作用機理尚未完全明確，因此有必要對此進行更深入的研究。本文闡述了腸道菌群與肥胖的關(guān)系、燕麥β-葡聚糖降脂減肥作用和益生元作用，指出了需要深入研究的方向和具體內(nèi)容。

1 腸道菌群與肥胖關(guān)系

1.1 腸道優(yōu)勢菌群的變化與肥胖發(fā)生的相關(guān)性

腸道微生態(tài)系統(tǒng)是人體最大的微生態(tài)系統(tǒng)。越來越多的研究表明，腸道微生物可以通過多種途徑調(diào)節(jié)宿主的脂肪吸收、轉(zhuǎn)運、存儲和代謝，人體腸道微生態(tài)環(huán)境與肥胖的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)[6]。Backhed等[7]發(fā)現(xiàn)正常喂養(yǎng)的小鼠體脂含量比無菌小鼠高40%，將正常小鼠的腸道菌群克隆到無菌小鼠體內(nèi)，兩周后其脂肪含量增加了60%，并且出現(xiàn)胰島素抵抗；而將肥胖小鼠腸道菌群轉(zhuǎn)移到非肥胖無菌小鼠體內(nèi)，兩周后就變得和肥胖小鼠一樣，這表明腸道中微生物的存在可使宿主吸收更高的能量而使其體重明顯增加。

腸道優(yōu)勢菌群數(shù)量的變化與肥胖具有相關(guān)性。厚壁菌門（Firmicutes）和擬桿菌門（Bacteroidetes）為腸道中兩個優(yōu)勢菌門，有研究發(fā)現(xiàn)12名肥胖患者攝取減肥食譜1年后，體重明顯下降，腸道中的擬桿菌門細菌數(shù)量逐漸升高，而厚壁菌門細菌比例下降[8]；另外，體重正常兒童比超重兒童糞便中含有較多的雙歧桿菌和較少的葡萄球菌[9]；張翼[10]研究發(fā)現(xiàn)膳食誘導肥胖大鼠與正常大鼠的腸道菌群存在明顯差別，并找到了一種肥胖大鼠特異基因片段，分析雙歧桿菌類群組成差異后，鑒定出其特有的雙歧桿菌，這對理解肥胖與宿主腸道菌群之間關(guān)系提供了一定依據(jù)。以上研究表明膳食結(jié)構(gòu)改變會引起腸道菌群組成和體重變化，并且二者之間具有一定相關(guān)性，而厚壁菌門數(shù)量如果多于擬桿菌門數(shù)量則能使機體更有效吸收食物中的能量而導致肥胖。但是Andreas等[11]的研究則發(fā)現(xiàn)肥胖人群糞便中擬桿菌數(shù)量也在增加，這與先前的研究結(jié)果相反。

1.2 腸道菌群對肥胖影響可能機理

研究已證實肥胖患者的腸道中含有能夠促進能量吸收的核心菌群，但這些細菌影響宿主肥胖發(fā)生的具體過程和分子機制尚不明確。根據(jù)目前研究結(jié)果，腸道菌群對肥胖影響的可能機理如下：a.腸道菌群發(fā)酵降解難消化碳水化合物，產(chǎn)生短鏈脂肪酸（SCFA），將不能消化的食物組分轉(zhuǎn)化為額外的能量，通過增加單糖的吸收而誘導肝臟重新合成脂肪；b.腸道菌群調(diào)節(jié)與宿主脂肪吸收、存儲相關(guān)的基因表達，如禁食誘導脂肪細胞因子（fasting-induced adipocyte factor，F(xiàn)IAF），F(xiàn)IAF是蛋白質(zhì)家族中一種類似于血管生成素因子，可以影響脂肪沉積，腸道菌群通過抑制其基因表達，增加脂肪細胞脂蛋白酯酶（LPL）活性，誘導甘油三酯的沉積[12]；c.腸道菌群改變會引發(fā)低度慢性炎癥。長期食用高脂肪、低膳食纖維食物，造成腸道菌群結(jié)構(gòu)失調(diào)，增加了產(chǎn)內(nèi)毒素革蘭氏陰性菌的數(shù)量，使進入血液的內(nèi)毒素增加，誘發(fā)機體慢性炎癥反應(yīng)，進而導致肥胖、胰島素抵抗等代謝失調(diào)疾病的發(fā)生[13]。研究表明選擇性的添加雙歧桿菌，可以阻止內(nèi)毒素進入血液，降低了全身慢性炎癥，對預(yù)防和治療肥胖和糖尿病有很好的指導意義[14]。

2 燕麥β-葡聚糖降脂減肥作用

2.1 燕麥β-葡聚糖降脂減肥作用研究

已有大量研究證實燕麥β-葡聚糖具有降脂和減肥等功效，給予研究對象不同劑量的燕麥β-葡聚糖，最終所達到的降脂減肥效果也是不同的[15]。Shimizu[16]每天給予44名高膽固醇血癥男性患者（體脂指數(shù)BMI＞22）含7.0g β-葡聚糖的谷物早餐，一段時間后患者血清中低密度脂蛋白膽固醇（LDL-C）和總膽固醇（TC）顯著降低，且體脂指數(shù)和腰圍也有明顯改善；連續(xù)十三年的研究證據(jù)表明每天至少攝入3g燕麥β-葡聚糖可以減少高膽固醇患者或正常人群5%～10%的LDL-C水平[17]；另外，李文全[3]分別研究了含6、12、24g/kg燕麥β-葡聚糖高脂飼料對實驗性高膽固醇血癥大鼠血脂的影響，結(jié)果表明不同劑量β-葡聚糖均顯著降低了空腹血漿TC、LDL-C和ApoB的水平，且具有劑量和時間依賴性。但是Chen等[18]研究顯示連續(xù)12周攝入含β-葡聚糖7.3g的燕麥松餅和燕麥片并未降低健康人血清的TC和LDL-C；連續(xù)給予43名健康人群含4g燕麥β-葡聚糖低脂低能量高纖維的食物3周，與食用不含燕麥β-葡聚糖食物相比，血清TC和LDL-C并沒有出現(xiàn)顯著差異[19]。這些研究都表明燕麥β-葡聚糖對高膽固醇血癥患者和肥胖人群確實有顯著降脂減肥功效，但對健康人群血脂調(diào)節(jié)作用仍存在一定爭議。

2.2 燕麥β-葡聚糖降脂減肥機理

β-葡聚糖的分子量是影響生理功能的主要因素，分子量較高的β-葡聚糖可顯著降低膽固醇。給予Wistar大鼠燕麥β-葡聚糖（分子量1450ku）及其水解產(chǎn)物（730ku）可分別減少25%和31%的血清LDL-C，增加42%和62%的HDL-C[20]。另外，李文全[3]也證實了大分子燕麥β-葡聚糖可增加糞膽固醇和膽汁酸排出，抑制肝臟膽固醇和甘油三酯（TG）的沉積，提高7-a羥基化酶活性，增加膽汁酸的合成。但是，也有研究表明燕麥β-葡聚糖的分子量（10～2348ku）對C57BL/6NCrl小鼠的血清膽固醇沒有顯著影響[21]。

燕麥β-葡聚糖降脂減肥作用還與其對食欲及有關(guān)酶活性的影響有關(guān)。燕麥β-葡聚糖可以增加胃腸道食糜的粘性，延緩胃排空，抑制胃腸道酶活性，降低餐后血糖的胰島素反應(yīng)，增加小鼠血漿和小腸勻漿中胃動素和膽囊收縮素，增強飽腹感，從而減少膳食脂質(zhì)的吸收；還能有效提高激素敏感性脂肪酶和胰脂酶活性，增加血漿多肽激素（PYY）的水平[22]。燕麥對食欲的影響還可能與食物的結(jié)構(gòu)狀態(tài)有關(guān)，含5gβ-葡聚糖半固態(tài)食物對腦腸肽和PYY分泌有一定的保護作用，但等量的液態(tài)食物則沒有產(chǎn)生此影響[23]。

3 燕麥β-葡聚糖益生元作用及與脂肪代謝相關(guān)性

3.1 燕麥β-葡聚糖益生元作用研究

益生元是指在小腸中不被消化吸收而可進入大腸，被大腸中有益菌優(yōu)先利用而多數(shù)有害菌不能利用或難以利用的一類具有明顯健康效應(yīng)的食物組分[24]，主要有功能性低聚糖、多糖類、天然植物提取物、蛋白質(zhì)水解物等。目前的研究多集中在低聚糖，但谷物中的某些水溶性膳食纖維（β-葡聚糖、阿拉伯木聚糖）和抗性淀粉等都可以作為益生元[25]。

國內(nèi)外已有研究證明燕麥難消化碳水化合物組分具有益生元作用。Riikka[26]以燕麥麩為基質(zhì)體外研究雙歧桿菌對結(jié)腸粘膜的粘附，發(fā)現(xiàn)兩株雙歧桿菌在結(jié)腸粘膜的粘附分別由4.5%、3.7%增加到12.1%、7.8%，并指出與牛奶相比，燕麥更有利于雙歧桿菌的存活和定植；將燕麥麩皮、燕麥全粉等作為唯一碳源，厭氧培養(yǎng)糞便標本，結(jié)果表明燕麥麩可被腸道微生物利用，增加雙歧桿菌的數(shù)量[27]；另外，不同分子量的燕麥β-葡聚糖都可以刺激腸道中有益菌的增殖，并抑制有害菌的生長，但小分子葡聚糖的作用效果更顯著，這可能與β-葡聚糖分子在腸道的發(fā)酵降解有關(guān)[4]。目前研究的益生元大多數(shù)是低聚糖，但多糖大量、緩慢的發(fā)酵可為整個大腸提供更持久性的可發(fā)酵碳源，從這點來說它可能比寡糖更有益[28]。

3.2 燕麥β-葡聚糖益生元作用及脂代謝相關(guān)性分析

燕麥β-葡聚糖可以顯著影響腸道微生物的組成和代謝。一些體內(nèi)實驗證明燕麥β-葡聚糖可以作為益生元直接進入大腸發(fā)酵并產(chǎn)生SCFA[29]；同時，以燕麥β-葡聚糖為發(fā)酵底物體外接種動物糞便，也可以促進SCFA的產(chǎn)生[30]。SCFA不僅能抑制胺類等有害物質(zhì)產(chǎn)生，對脂代謝也有明顯影響，它能夠抑制肝臟膽固醇合成或使膽固醇在血漿和肝臟中再分配，從而降低血漿膽固醇濃度[31]。β-葡聚糖在大腸中發(fā)酵產(chǎn)生的乙酸不僅是肝臟和外周組織的能量來源，也葡萄糖異生作用和脂肪生成途徑的分子信號[30]；丙酸鹽則抑制了脂肪生成酶，從影響血脂水平[32]；另外，其發(fā)酵產(chǎn)生的丁酸為腸上皮提供了能量，利于保持腸道粘膜完整性[4]，腸道粘膜含內(nèi)分泌L-細胞，能分泌多種肽類，其中GLP-1和PYY在調(diào)節(jié)食欲和胰臟功能上具有重要作用，研究也已證實，SCFA可以調(diào)節(jié)這些肽的前體胰高血糖素表達，其作用與調(diào)節(jié)食物攝入、脂肪累積和胰臟功能有關(guān)[3]；丁酸還可以抑制炎癥反應(yīng)，在細胞凋亡和細胞增生以及降低結(jié)腸癌風險方面起重要作用。另一方面，燕麥β-葡聚糖也可以通過改變菌群組成起到降低膽固醇作用。Murphy等[33]連續(xù)28d給豬喂食含有β-葡聚糖的飼料，發(fā)現(xiàn)其胃腸道中乳酸桿菌數(shù)量有所增加；乳酸桿菌株可以通過水解小腸中的結(jié)合膽汁酸約束大腸中的脫氧膽汁酸來抑制膽汁酸在腸肝循環(huán)中的再吸收，從而達到降膽固醇的的效果[34]。這些研究結(jié)果都表明了燕麥難消化碳水化合物在腸道中發(fā)酵產(chǎn)酸以及對益生菌增殖的影響與降脂減肥功效具有明顯的相關(guān)性。

4 展望

綜上，可以看出，腸道菌群結(jié)構(gòu)變化與肥胖的發(fā)生密切相關(guān)?？梢酝ㄟ^膳食結(jié)構(gòu)的改變來改善腸道優(yōu)勢菌群的組成，從而影響宿主對脂肪的吸收和代謝，達到預(yù)防和控制體重增加的目的。然而，有關(guān)燕麥β-葡聚糖調(diào)節(jié)腸道菌群及其降脂減肥相關(guān)性領(lǐng)域的研究尚存在以下不足：a.燕麥β-葡聚糖降脂減肥作用機理尚未完全明確，特別是不同分子量、不同黏度的β-葡聚糖在體內(nèi)的消化降解過程及其產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物與脂肪吸收和存儲之間的關(guān)系還有待進一步研究；b.雖然已知燕麥β-葡聚糖可以作為益生元調(diào)節(jié)腸道菌群，但是從分子水平和代謝組學方面揭示燕麥難消化碳水化合物組分的益生效應(yīng)和肥胖之間的內(nèi)在聯(lián)系的研究還鮮有報道。

隨著生活水平的提高，人們開始追求更加健康和高品質(zhì)的生活，面對肥胖癥和與其相關(guān)的一系列慢性代謝類疾病的高發(fā)，以及擁有明顯副作用的減肥藥市場，人們更偏向于通過飲食和運動來預(yù)防和控制體重的增加。因此，針對燕麥產(chǎn)品具有降脂減肥和益生元作用的特點，利用燕麥來開發(fā)出新的功能性谷物食品必將成為食品行業(yè)研究重點。

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Research progress in the intestinal flora and anti-obesity effect of oat β-glucan

SHEN Rui-ling，ZHU Ying-ying，LI Lin，DONG Ji-lin
（School of Food and Biological Engineering，Zhengzhou University of Light Industry，Zhengzhou 450000，China）

In recent years，the prevalence of overweight and obesity has increased drastically，and the mortality rate of related chronic metabolic disorders is much higher than other diseases.Many evidences suggest that the microbial community in the human intestine may play an important role in the pathogenesis of obesity.Oat β-glucan has been proved to help lower cholesterol and reduce body weight.Besides，it can also change the composition and activity of the gut microbiota.The correlation between regulation of the intestinal flora and anti-obesity effect of oat β-glucan from the correlation between the gut microbiota and obesity，the antiobesity effect as well as the prebiotic effects of oat β-glucan were discussed in this review.

oat β-glucan；prebiotic；intestinal flora；anti-obesity；correlation

TS201.1

A

1002-0306（2014）08-0364-04

10.13386/j.issn1002-0306.2014.08.075

2013－08－16

申瑞玲（1967-），女，博士，教授，主要從事食品營養(yǎng)方面的研究。

國家自然科學基金（31271854）。