腸道菌群:膳食與健康研究的新視角

陳 衛(wèi)

(江南大學食品學院/食品科學與技術(shù)國家重點實驗室,江蘇無錫 214122)

腸道菌群:膳食與健康研究的新視角

陳 衛(wèi)

(江南大學食品學院/食品科學與技術(shù)國家重點實驗室,江蘇無錫 214122)

近年來,隨著“人類微生物組計劃”、“腸道元基因組計劃”等研究項目的開展,人類對腸道菌群的關(guān)注達到了空前的高度。隨著對其結(jié)構(gòu)和功能的不斷挖掘,人們發(fā)現(xiàn)腸道菌群與宿主健康密切相關(guān),甚至被認為是“被忽略的人體器官”。最新的研究報道表明,包括帕金森病、乳腺癌、艾滋病、肝硬化、腎病、關(guān)節(jié)炎、糖尿病等在內(nèi)的疾病都與腸道微生物結(jié)構(gòu)異常相關(guān);同時最近有很多研究從腸道菌群的角度關(guān)注了食品甜味劑、食品乳化劑、節(jié)食等因素對機體的影響;另外,腸道菌群也已成為我們闡釋益生菌、益生元、微量元素、多酚化合物等膳食因子調(diào)控健康研究的著眼點?？梢灶A(yù)見,隨著腸道微生物研究方法和手段的不斷發(fā)展,腸道菌群有可能成為多種疾病預(yù)測診斷的標志物;同時,許多人類疾病的發(fā)病機制及干預(yù)機制、食物保健功能等將有可能通過腸道微生態(tài)理論而得到更好地詮釋和補充。

腸道菌群;益生菌;健康調(diào)控;疾病;膳食因子

近年來,隨著“人類微生物組計劃”(HMP)、“腸道元基因組計劃”(MetaHIT)等研究項目的開展,人類對腸道菌群的關(guān)注達到了空前的高度。隨著研究的深入,人們越來越多地發(fā)現(xiàn)宿主健康與腸道菌群有著千絲萬縷的聯(lián)系?；谶@樣的背景,本文綜述了近3年來國內(nèi)外高水平研究團隊在腸道菌群與疾病發(fā)生發(fā)展、宿主生理調(diào)控、膳食因子互作等方面研究的最新進展。

1 腸道菌群與疾病發(fā)生發(fā)展

根據(jù)近年來《Nature》、《Cell Host&Microbe》、《Gastroenterology》等雜志的報道,腸道菌群與腸道疾病之間的關(guān)聯(lián)性已經(jīng)得到了較好的闡釋;腸道微生物結(jié)構(gòu)和功能的異常與炎癥性腸病、腸結(jié)核、感染性腸道炎癥、腸易激綜合征、腸道腫瘤等腸道疾病都有著密不可分的關(guān)系[1-4]。同時,更多的研究發(fā)現(xiàn)腸道菌群與許多非腸道疾病的發(fā)生發(fā)展同樣相關(guān),包括了心血管疾病、免疫性疾病、代謝性疾病、神經(jīng)性疾病、肝腎疾病等。

腸道微生物參與宿主的能量代謝,調(diào)控脂類、糖類、蛋白質(zhì)類物質(zhì)在腸道中的吸收,進一步可能影響心血管疾病的發(fā)生發(fā)展。2013年新英格蘭醫(yī)學雜志及2014年美國心臟病學會會刊的報道表明,腸道菌群可通過代謝紅肉、蛋黃等食物而產(chǎn)生氧化三甲胺(trimethylamine-N-oxide,TMAO);而臨床研究數(shù)據(jù)顯示心臟疾病患者空腹血漿中的TMAO水平明顯升高,無心衰個體血漿中該代謝物的水平未增高。研究者認為,血漿TMAO水平升高可成為患者心肌梗死、動脈硬化等心血管疾病的預(yù)測因子[5-6]。2013年發(fā)表于《PNAS》的一項研究通過基因敲除驗證,發(fā)現(xiàn)宿主腎源表達受體Olfr78和Gpr41可響應(yīng)短鏈脂肪酸,調(diào)控腎素分泌,促進血管舒張,降低血壓;同時通過抗生素處理小鼠實驗,發(fā)現(xiàn)正是腸道微生物代謝產(chǎn)生的短鏈脂肪酸(如丙酸鹽)通過調(diào)控Olfr78和Gpr41受體而實現(xiàn)對血壓的調(diào)控[7]。

另外,更多的報道表明腸道菌群與一些特殊的免疫和代謝疾病都有密切的關(guān)聯(lián)。如在艾滋病(HIV)的發(fā)生發(fā)展過程中,腸道菌群有可能扮演了“幫兇”:機體在對抗新感染時會啟用初始B細胞,但當HIV病毒入侵腸道時,機體沒有啟用初始B細胞,而是由已被激活的記憶B細胞做出應(yīng)答。臨床實驗表明腸道菌群刺激初始B細胞,激活了記憶B細胞以針對環(huán)境因素以及大腸桿菌等致病菌的感染,而這些B細胞針對的細菌抗原和HIV衣殼上的靶點蛋白gp41很相似。因此正是腸道菌群對HIV病毒抗原的這種模擬機制導致了機體在HIV感染時生成的抗體沒有針對性[8]。針對類風濕性關(guān)節(jié)炎的研究表明,75%類風濕關(guān)節(jié)炎初診患者的糞便樣本中攜帶普氏菌P.copri,而健康人群樣本中攜帶該菌的比例僅占21.4%。比較基因組分析表明,患者和正常人群的P.copri在遺傳信息上存在顯著差異;動物實驗表明,該菌可破壞腸道微生態(tài)平衡,導致一系列有益菌豐度降低,并誘導小鼠腸道炎癥[9]。

2013年發(fā)表于《PNAS》的研究發(fā)現(xiàn),肥胖小鼠腸道中Akkermansiamuciniphila含量比正常小鼠低3300倍。將肥胖小鼠腸道中該菌含量恢復到正常水平后,導致脂肪減少和胰島素抵抗降低;而喂食正常小鼠高脂飲食,該菌水平下跌100倍,均說明該菌株與肥胖之間的關(guān)聯(lián)性。同時研究人員還發(fā)現(xiàn),喂食活的Akkermansiamuciniphila可降低高脂飲食小鼠體重,降低血糖和胰島素抵抗,但熱滅活菌株并無此效果[10]。另外,趙立平教授團隊的臨床研究表明,隨著體重的減輕,肥胖患者腸道中陰溝腸桿菌的比重由35%下降至1.8%,乃至無法檢出。基于此,該團隊從肥胖患者腸道中分離得到產(chǎn)內(nèi)毒素的陰溝腸桿菌B29,重新接種于無菌小鼠后引起了小鼠的肥胖和糖尿病癥狀,證明上述腸道菌確實存在導致肥胖的作用機制[11]。2012年華大基因等研究機構(gòu)聯(lián)合完成了腸道微生物與Ⅱ型糖尿病的宏基因組關(guān)聯(lián)分析,發(fā)現(xiàn)中國II型糖尿病患者出現(xiàn)中等程度的腸道微生態(tài)紊亂,且表現(xiàn)出產(chǎn)丁酸細菌種類的缺乏[12]。2013年《Nature》的研究通過比較145位糖尿病患者和正常志愿者的腸道菌群宏基因組,進一步解析了Ⅱ型糖尿病患者腸道微生物的特征。該團隊以此開發(fā)了新的Ⅱ型糖尿病預(yù)測模型(MGC model),通過分析腸道菌群差異來預(yù)測糖尿病的發(fā)病風險,比目前常用指標更具有預(yù)測價值[13]。

近年來較多研究關(guān)注了腸道微生物在“腦-腸軸”中扮演的角色。腸道菌群可借助于神經(jīng)遞質(zhì)、代謝產(chǎn)物、免疫信號、甚至基因表達等作用方式,通過神經(jīng)途徑、內(nèi)分泌途徑、免疫途徑等來與宿主的中樞神經(jīng)系統(tǒng)進行交流。有報道表明,自閉癥患者腸道中擬桿菌門以及變形菌門豐度升高,而放線菌門以及硬壁菌門豐度降低;同時也有研究發(fā)現(xiàn)空腸彎曲桿菌或枸櫞酸桿菌感染早期的小白鼠就會出現(xiàn)焦慮行為[14]。2013年《Cell》雜志的研究通過臨床調(diào)查和動物模型發(fā)現(xiàn),孤獨癥個體腸道中梭狀芽孢桿菌和擬桿菌菌株含量差異顯著。對患者給予脆弱擬桿菌治療可恢復腸道菌群的構(gòu)成,降低血清中異常的菌群代謝物水平,并一定程度地恢復個體在社交行為上的缺陷[15]。針對帕金森病這種神經(jīng)系統(tǒng)變性疾病,前期已有調(diào)查發(fā)現(xiàn)患者在患病初期即出現(xiàn)腸道系統(tǒng)紊亂及便秘等癥狀,指示腸道菌群異?？赡芘c該病有一定的關(guān)聯(lián)?；诖?一項針對144名帕金森患者和正常人群的調(diào)查表明,相比于正常樣本,患者糞便中普雷沃氏菌科的細菌豐度下降了77.6%[16]。

腸道菌群還被報道參與肝臟、腎臟疾病的發(fā)生發(fā)展。李蘭娟教授團隊通過對98名肝硬化患者及83名健康志愿者糞便樣本的菌群分析,發(fā)現(xiàn)肝硬化患者梭狀芽孢桿菌屬、韋榮球菌屬、鏈球菌屬及普氏菌屬菌群含量增多?；诖?該研究團隊建立了世界上第一個肝硬化腸道菌群基因集,發(fā)現(xiàn)了15個高特異性和靈敏性的微生物基因,并建立基于腸道菌群變化監(jiān)測的肝硬化預(yù)測模型[17]。臨床調(diào)查也表明,腎衰竭病人的腸道中190種腸道微生物水平明顯失衡,相同結(jié)果在慢性腎臟疾病的大鼠中也得到了證實;而腸道中的克雷伯菌屬會加速三聚氰胺向有毒的氰尿酸轉(zhuǎn)化,進一步導致腎結(jié)石[18-19]。

2 腸道菌群與宿主生理調(diào)控

對腸道菌群結(jié)構(gòu)功能及其與宿主互作機制的進一步解析,研究發(fā)現(xiàn)包括作息、飲食、運動、地域等在內(nèi)的各項生活因素都可通過腸道菌群影響宿主生理。

以晝夜作息為例,2015年發(fā)表于《Cell》雜志的研究表明,隨著晝夜變化,小鼠腸道內(nèi)15%以上細菌種類,60%以上細菌豐度會呈周期性變化。菌群中涉及能量代謝、DNA修復、細胞生長的功能更多出現(xiàn)在夜間;而細胞運動性、感知環(huán)境等過程則更多出現(xiàn)在白天。在動物模型中模擬“倒時差”過程4周后,小鼠出現(xiàn)進食不規(guī)律,腸道菌群破壞等癥狀;4個月后小鼠出現(xiàn)了超重和脂肪量增加的情況。將因“倒時差”而超重小鼠的腸道菌群移植到無菌小鼠中,后者也出現(xiàn)了超重和葡萄糖耐量降低的現(xiàn)象[20]。對小鼠進行終身節(jié)食以限制卡路里攝入后,小鼠壽命延長,同時腸道菌群出現(xiàn)顯著變化。節(jié)食小鼠腸道中有益菌如乳桿菌的含量上升,而有害菌含量下降,同時伴隨著炎癥指示物血清脂多糖結(jié)合蛋白水平的下降[21]。通過對比40名專業(yè)橄欖球運動員和46名普通志愿者的腸道菌群可發(fā)現(xiàn),運動員的腸道微生物多樣性高于普通志愿者,二者腸道菌群結(jié)構(gòu)與組成出現(xiàn)顯著差異。相比于普通志愿者,運動員腸道菌群與蛋白質(zhì)代謝及能量攝入功能的關(guān)聯(lián)性更大[22]。2014年《Nature Communication》發(fā)表的報道對現(xiàn)代狩獵采集群體(坦桑尼亞的哈扎人)的腸道菌群開展了研究,發(fā)現(xiàn)相比于現(xiàn)代西方飲食人群,哈扎人腸道菌群多樣性更高。另外研究發(fā)現(xiàn)哈扎人腸道中含高水平的密螺旋體菌屬和較低水平的雙歧桿菌屬,雖然在基于現(xiàn)代人群腸道微生物的傳統(tǒng)定義中,這樣的菌群并不“健康”,但哈扎人很少患有腸道菌失衡引起的自身免疫性疾病[23]。

一項針對24名嬰兒的調(diào)查表明,相比于順產(chǎn)兒童,剖腹產(chǎn)手術(shù)出生的兒童在出生的前兩年時間里,腸道中微生物菌群的多樣性較低,尤其是擬桿菌類細菌比較低。同時,剖腹產(chǎn)兒童血液中Th1免疫相關(guān)趨化因子CXCL10及CXCL11含量也顯著低于順產(chǎn)兒童[24]。一項針對91名孕婦的調(diào)查表明,從懷孕一期(T1,13.84周)到懷孕三期(T3,33.72周),腸道菌群多樣性下降,但變形菌與放線菌的豐度有所提高,處于T1期孕婦的腸道菌群組成與未懷孕婦女更相似。將T1與T3期孕婦的腸道菌群轉(zhuǎn)移至無菌小鼠后發(fā)現(xiàn),T3期小鼠血漿內(nèi)細胞因子(IFN-g,IL-2,IL-6,及TNF-α)明顯高于T1期小鼠;同時T3期鼠食量增加,對胰島素不敏感,體重增加明顯。研究者推論,在懷孕期間孕婦腸道菌群發(fā)生自我調(diào)節(jié),降低對胰島素的敏感性,保證其攝入更多的能量以供給自身和胚胎發(fā)育所需的營養(yǎng)[25]。對416對雙胞胎腸道菌群的調(diào)查表明,與異卵雙胞胎相比,同卵雙胞胎之間的微生物豐度更為相似。腸道菌群中,受宿主遺傳學背景影響最大的是Christensenellaceae菌屬,該菌在瘦志愿者體內(nèi)豐度更高。將肥胖個體的腸道菌群導入無菌小鼠可導致小鼠肥胖,若同時導入Christensenellaceae菌屬則可抑制體重增加,并修復腸道菌群[26]。另外,2014年《Nature Communication》上一項研究以獼猴作為動物模型,發(fā)現(xiàn)母獼猴在懷孕期間的高脂飲食會影響子代獼猴的腸道菌群;這種影響具有持久性,子代獼猴斷乳后的低脂飲食并不能完全恢復上述菌群改變[27]。

2014年發(fā)表于《Nature》的研究通過比較孟加拉兒童的腸道菌群,發(fā)現(xiàn)有24種菌所占的比例會隨著兒童成長而改變,這些菌的豐度可用于預(yù)測兒童年齡。同時研究者發(fā)現(xiàn),營養(yǎng)不良兒童腸道菌群的發(fā)育水平低于同齡正常兒童,微生物種類少,多種細菌豐度不足。營養(yǎng)補充雖然可以改善兒童的體重和營養(yǎng)水平,但腸道菌群只是暫時性出現(xiàn)“成熟”,當治療結(jié)束后腸道菌群多樣性又開始下降。該報道因此推斷營養(yǎng)不良對兒童腸道菌群造成的損傷是持續(xù)而不可逆的[28]。Cobas等人通過宏基因組學、宏轉(zhuǎn)錄組學、宏代謝組學和宏蛋白質(zhì)組學分析,發(fā)現(xiàn)使用β-內(nèi)酰胺類抗生素人群腸道菌群的動態(tài)變化:應(yīng)用抗生素6 d后革蘭氏陰性菌數(shù)目顯著減少,11 d腸道菌群總數(shù)量和多樣性均顯著降低。同時在應(yīng)用抗生素6 d后,腸道菌群產(chǎn)生應(yīng)答效應(yīng),減緩能量代謝,降低對膽酸、膽固醇、激素和維生素的利用,以逃避抗生素對菌群產(chǎn)生的負面影響[29]。2015年Shogan等發(fā)現(xiàn),在進行腸道吻合術(shù)的病人開刀處,可分離培養(yǎng)得到糞腸球菌,該菌可降解腸組織的膠原蛋白,并激活金屬蛋白酶(MMP9),導致吻合口瘺。研究人員還證實,在小鼠腸吻合手術(shù)中,若通過用抗生素直接殺滅創(chuàng)口處的糞腸球菌,或者通過藥物抑制MMP9的表達,可有效防止吻合口瘺的發(fā)生[30]。

腸道菌群還與宿主血腦屏障的發(fā)育有關(guān),從出生至成年,無菌小鼠血腦屏障通透性均高于正常小鼠,毛細血管內(nèi)皮緊密連接蛋白occludin和claudin-5表達量低于正常小鼠。將正常小鼠腸道菌群導入無菌小鼠后,血腦屏障通透性下降,而緊密連接蛋白表達量上調(diào)[31]。2013年《Science》報道,特殊缺陷型雌鼠患I型糖尿病的概率為85%,而雄鼠僅為25%;但無菌環(huán)境下,兩者的患病概率無顯著差別。若將雄鼠的腸道菌群轉(zhuǎn)移至雌性幼鼠,可導致雌鼠血液中睪丸素含量上升,抑制胰島炎癥和自身抗體產(chǎn)生,從而降低了I型糖尿病發(fā)病率;說明性激素和腸道菌群均為該病發(fā)生發(fā)展過程中的重要因素[32]。

3 腸道菌群與膳食因子互作

對腸道菌群與膳食因子互作關(guān)系研究的不斷深入,更多膳食因子的益生機制得到進一步的完善。腸道菌群已成為闡釋益生菌、益生元、微量元素、多酚化合物等膳食因子影響宿主生理功能的新著眼點。

已有大量研究證實了益生菌調(diào)節(jié)宿主健康的功能,但其具體作用機制一直很難得到全面的解釋。2014年《Cell Reports》雜志的一項研究發(fā)現(xiàn)益生菌劑VSL#3在腸道定殖后可通過調(diào)控腸道微生物,限制有效的Fxr配體,抑制肝腸循環(huán)中Fxr-Fgf15途徑并上調(diào)Cyp7a1和Cyp8b1的表達,從而提高膽汁酸的解離,實現(xiàn)對宿主膽汁酸代謝的調(diào)控[33]。另外,由傳統(tǒng)發(fā)酵劑及動物雙歧桿菌發(fā)酵的酸奶可有效促進腸道中短鏈脂肪酸的產(chǎn)生;喂食該酸奶降低了腸易激綜合征(IBS)小鼠腸道中潛在致病菌沃氏嗜膽菌的豐度,并進一步改善IBS小鼠癥狀;喂食該酸奶可同時改善腸道穩(wěn)態(tài),調(diào)節(jié)腸道微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的代謝[34]。同時,2014年一項發(fā)表于《Nature Medicine》的報道表明,腸道微生物可代謝膳食纖維,產(chǎn)生短鏈脂肪酸,抑制肺部及呼吸道的過敏反應(yīng)。其具體機制為腸道菌群代謝產(chǎn)生的短鏈脂肪酸可影響骨髓造血系統(tǒng),促進巨噬細胞和樹突細胞前體的產(chǎn)生,從而影響肺部的免疫應(yīng)激[35]。

2014年《Nature》雜志關(guān)注了人工甜味劑對健康的影響,發(fā)現(xiàn)小鼠通過飲用水攝入人工甜味劑11周后,出現(xiàn)了葡萄糖耐受不良和代謝紊亂,其中糖精的作用最明顯。而抗生素處理后,小鼠葡萄糖耐受不良消失;若將食用甜味劑志愿者的腸道菌群導入無菌小鼠,無菌鼠出現(xiàn)葡萄糖耐受不良。這些結(jié)果均說明腸道菌群在人工甜味劑對健康造成的負面影響中扮演了重要角色[36]。2015年再次有報道發(fā)現(xiàn)乳化劑也可能通過影響腸道菌群而影響宿主健康:乳化劑破壞了小鼠腸道上皮黏液層,使菌群與腸上皮細胞之間的距離縮短了50%,部分菌甚至直接接觸腸細胞。同時導致腸道菌群組成變化,引起代謝失調(diào)和炎癥(0.1%的羧甲基纖維素鈉即導致體重和血糖的增加,0.5%導致明顯的低度炎癥和肥胖)。上述癥狀在無菌鼠中并未出現(xiàn),說明乳化劑通過影響菌群組成或菌群代謝而發(fā)生作用[37]。

對于其他膳食因子,抗性淀粉可被腸道菌群發(fā)酵而生成短鏈脂肪酸,可降低結(jié)腸癌促進miRNA分子miR-17-92的水平。人體實驗表明,持續(xù)一個月攝入紅肉可導致結(jié)腸中miR-17-92水平上升30%,而同時攝入紅肉和抗性淀粉可使miR-17-92水平維持在基準水平[38]。動物模型表明,白藜蘆醇可恢復高脂飲食導致的腸道菌群失調(diào),包括提升擬桿菌門-厚壁菌門比值,抑制糞腸球菌生長以及促進乳桿菌和雙歧桿菌的生長。同時喂食白藜蘆醇可下調(diào)小鼠脂肪酸合成及脂肪生成相關(guān)基因Lpl,Scd1,Ppar-γ,Acc1及Fas的表達情況[39]?？Х榷喾涌苫謴头逝中∈蟮哪c道菌群失調(diào),包括提升擬桿菌門-厚壁菌門比值,抑制肥胖相關(guān)梭菌屬的生長。同時咖啡多酚提升大鼠血液中短鏈脂肪酸含量,恢復胰島素抵抗,降低糖尿病發(fā)病風險[40]。另外還有2014年《Nature》雜志的報道表明,高脂飲食小鼠腸道微生物與正常小鼠顯著不同,腸道癌癥發(fā)病率也顯著升高。將高脂組小鼠腸道菌群轉(zhuǎn)移至正常小鼠后,導致后者腸癌發(fā)病率升高;而抗生素處理高脂組小鼠的腸道菌群后,腸癌發(fā)病率下降。這都說明腸道菌群參與了高脂飲食誘導的腸道癌癥發(fā)病過程[41]。

4 結(jié) 語

通過對近幾年腸道菌群研究熱點的解讀,不難發(fā)現(xiàn)腸道微生物已為解析各項外界因素影響宿主生理功能的作用途徑提供了新的鑰匙。相信隨著腸道微生物研究方法和手段的不斷發(fā)展,腸道菌群有可能成為多種疾病預(yù)測診斷的新的標志物。同時,對腸道菌群結(jié)構(gòu)和功能的深入解析可以為疾病的發(fā)病機制以及膳食因子的保健機理提供新的著眼點。

[1] Saulnier D M,Riehle K,Mistretta T A,et al.Gastrointestinal microbiome signatures of pediatric patients with irritable bowel syndrome[J].Gastroenterology,2011,141(5):1782-1791.

[2] Gevers D,Kugathasan S,Denson L A,et al.The treatment-naive microbiome in new-onset Crohn's disease[J].Cell Host&Microbe,2014,15(3):382-392.

[3] Mazmanian S K,Round J L,Kasper D L.A microbial symbiosis factor prevents intestinal inflammatory disease[J].Nature,2008,453(7195):620-625.

[4] Ahn J,Sinha R,Pei Zhiheng,et al.Human gut microbiome and risk for colorectal cancer[J].Journal of the National Cancer Institute,2013,105(24):1907-1911.

[5] Tang W H,Wang Zeneng,Levison B S,et al.Intestinal microbial metabolism of phosphatidylcholine and cardiovascular risk[J].New England Journal of Medicine,2013,368(17):1575-1584.

[6] Tang W H,Wang Zeneng,Fan Yiying,et al.Prognostic value of elevated levels of intestinal microbe-generated metabolite trimethylamine-N-oxide in patients with heart failure:refining the gut hypothesis[J].Journal of the American College of Cardiology,2014,64(18):1908-1914.

[7] Pluznick J L,Protzko R J,Gevorgyan H,et al.Olfactory receptor responding to gut microbiota-derived signals plays a role in renin secretion and blood pressure regulation[J].Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America,2013,110(11):4410-4415.

[8] Trama A M,Moody M A,Alam S M,et al.HIV-1 envelope gp 41 antibodies can originate from terminal ileum B cells that share cross-reactivity with commensal bacteria[J].Cell Host&Microbe,2014,16(2):215-226.

[9] Scher J U,Sczesnak A,Longman R S,et al.Expansion of intestinal Prevotella copri correlates with enhanced susceptibility to arthritis[J].Elife,2013,2[2015-06-08].http:∥elifesciences.org/content/2/e01202.full.

[10] Everard A,Belzer C,Geurts L,et al.Cross-talk between Akkermansiamuciniphila and intestinal epithelium controls diet-induced obesity[J].Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America,2013,110(22):9066-9071.

[11] Fei Na,Zhao Liping.An opportunistic pathogen isolated from the gut of an obese human causes obesity in germfree mice[J].The ISME Journal,2013,7(4):880-884.

[12] Qin Junjie,Li Yingrui,Cai Zhiming,et al.A metagenome-wide association study of gut microbiota in type 2 diabetes[J].Nature,2012,490(7418):55-60.

[13] Karlsson F H,Tremaroli V,Nookaew I,et al.Gut metagenome in European women with normal,impaired and diabetic glucose control[J].Nature,2013,498(7452):99-103.

[14] Robinson C J,Bohannan B J,Young V B.From structure to function:the ecology of host-associated microbial communities[J].Microbiology and Molecular Biology Reviews,2010,74(3):453-476.

[15] Hsiao E Y,McBride S W,Hsien S,et al.Microbiota modulate behavioral and physiological abnormalities associated with neurodevelopmental disorders[J].Cell,2013,155(7):1451-1463.

[16] Scheperjans F,Aho V,Pereira P A,et al.Gut microbiota are related to Parkinson's disease and clinical phenotype[J].Movement Disorders,2015,30(3):350-358.

[17] Qin N,Yang F,Li A,et al.Alterations of the human gut microbiome in liver cirrhosis[J].Nature,2014,513(7516):59-64.

[18] Vaziri N D,Wong J,Pahl M,et al.Chronic kidney disease alters intestinal microbial flora[J].Kidney International,2013,83(2):308-315.

[19] Zheng X,Zhao A,Xie G,et al.Melamine-induced renal toxicity is mediated by the gut microbiota[J].Science Translational Medicine,2013,172(5):122.

[20] Thaiss C A,Zeevi D,Levy M,et al.Transkingdom control of microbiota diurnal oscillations promotes metabolic homeostasis[J].Cell,2014,159(3):514-529.

[21] Zhang C,Li S,Yang L,et al.Structural modulation of gut microbiota in life-long calorie-restricted mice[J/OL].Nature Communications,2013,4[2015-06-08].http:∥dx.doi.org/10.1038/ncomms3163.

[22] Clarke S F,Murphy E F,O'sullivan O,et al.Exercise and associated dietary extremes impact on gut microbial diversity[J].Gut,2014,63(12):1913-1920.

[23] Schnorr S L,Candela M,Rampelli S,et al.Gut microbiome of the Hadza hunter-gatherers[J/OL].Nature Communications,2014,5[2015-06-08].http:∥dx.doi.org/10.1038/ncomms 4654.

[24] Jakobsson H E,Abrahamsson T R,Jenmalm M C,et al.Decreased gut microbiota diversity,delayed Bacteroidetes colonisation and reduced Th1 responses in infants delivered by caesarean section[J].Gut,2014,63(4):559-566.

[25] Koren O,Goodrich J K,Cullender T C,et al.Host remodeling of the gut microbiome and metabolic changes during pregnancy[J].Cell,2012,150(3):470-480.[26] Goodrich J K,Waters J L,Poole A C,et al.Human genetics shape the gut microbiome[J].Cell,2014,159(4):789-799.

[27] Ma Jun,Prince A L,Bader D,et al.High-fat maternal diet during pregnancy persistently alters the offspring microbiome in a primate model[J/OL].Nature Communications,2014,5[2015-06-08].http:∥dx.doi.org/10.1038/ncomms4889.

[28] Subramanian S,Huq S,Yatsunenko T,et al.Persistent gut microbiota immaturity in malnourished Bangladeshi children[J].Nature,2014,510(755):417-421.

[29] Pérez-Cobas A E,Gosalbes M J,Friedrichs A,et al.Gut microbiota disturbance during antibiotic therapy:a multi-omic approach[J].Gut,2013,62(11):1591-1601.

[30] Shogan B D,Belogortseva N,Luong P M,et al.Collagen degradation and MMP9 activation by Enterococcus faecalis contribute to intestinal anastomotic leak[J].Science Translational Medicine,2015,7:268.

[31] Braniste V,Al-Asmakh M,Kowal C,et al.The gut microbiota influences blood-brain barrier permeability in mice[J].Science Translational Medicine,2014,6(263):158.

[32] Markle J G,Frank D N,Mortin-Toth S,et al.Sex differences in the gut microbiome drive hormone-dependent regulation of autoimmunity[J].Science,2013,339(6123):1084-1088.

[33] Degirolamo C,Rainaldi S,Bovenga F,et al.Microbiota modification with probiotics induces hepatic bile acid synthesis via downregulation of the Fxr-Fgf15 axis in mice[J].Cell Reports,2014,7(1):12-18.

[34] Veiga P,Pons N,Agrawal A,et al.Changes of the human gut microbiome induced by a fermented milk product[J/OL].Scientific Reports,2014,4[2015-06-08].http:∥dx.doi.org/10.1038/srep06328.

[35] Trompette A,Gollwitzer E S,Yadava K A,et al.Gut microbiota metabolism of dietary fiber influences allergic airway disease and hematopoiesis[J].Nature Medicine,2014,20(2):159-166.

[36] Suez J,Korem T,Zeevi D,et al.Artificial sweeteners induce glucose intolerance by altering the gut microbiota[J].Nature,2014,514(7521):181-186.

[37] Chassaing B,Koren O,Goodrich J K,et al.Dietary emulsifiers impact the mouse gut microbiota promoting colitis and metabolic syndrome[J].Nature,2015,519(7541):92-96.

[38] Humphreys K J,Conlon M A,Young G P,et al.Dietary manipulation of oncogenic microRNA expression in human rectal mucosa:a randomized trial[J].Cancer Prevention Research,2014,7(8):786-795.

[39] Qiao Yi,Sun Jin,Xia Shufang,et al.Effects of resveratrol on gut microbiota and fat storage in a mouse model with high-fat-induced obesity[J].Food&Function,2014,5(6):1241-1249.

[40] Cowan T E,Palmn?s M S,Yang J,et al.Chronic coffee consumption in the diet-induced obese rat:impact on gut microbiota and serum metabolomics[J].The Journal of Nutritional Biochemistry,2014,25(4):489-495.

[41] Schulz M D,Atay ?,Heringer J,et al.High-fat-dietmediated dysbiosis promotes intestinal carcinogenesis independently of obesity[J].Nature,2014,514(7523):508-512.

(責任編輯:李 寧)

專家論壇專欄

編者按:乳中各種營養(yǎng)素齊全,配比合理,且含多種生物活性物質(zhì),是符合人體健康需求的高營養(yǎng)物質(zhì)。乳粉保留了鮮乳中大部分營養(yǎng)物質(zhì),便于包裝運輸和食用保存,配方乳粉對嬰幼兒更是重要的營養(yǎng)來源;干酪含有大量必需氨基酸,與其他動物性蛋白質(zhì)相比質(zhì)優(yōu)而量多。本期專家論壇對這2種乳制品——奶粉和干酪的質(zhì)量安全問題及控制對策進行了闡述。希望專家深入的分析和中肯的建議,對消費者吃到健康又放心的乳制品有所裨益,為預(yù)警此類食品安全問題的發(fā)生提供有益幫助。

(欄目策劃:李 寧)

Gut Microbiota—A New Concern on Health Regulation

CHEN Wei
(School of Food Science and Technology/State Key Laboratory of Food Science and Technology,Jiangnan University,Wuxi 214122,China)

With the development of“Human Microbiome Project”and“Metagenomics of the Human Intestinal Tract”,great attention has been paid on human gut microbiota.With the increasing knowledge of the composition and function of gut microbiota,we found that gut microbiota play an important role on human health,and can be regarded as“the forgotten organ”.The recent researches have showed that diseases such as Parkinson's disease,breast cancer,HIV,hepatic cirrhosis,renal disorder,arthrophlogosis,diabetes are related to the dysfunction of gut microbiota.Several studies also revealed the effects of sweetening agents,emulsifying agents and diet on health by concerning the role of gut microbiota.Moreover,gut microbiota have become a new point of view for the investigation on the beneficial mechanism of dietary factors including probiotics,prebiotics,essential elements,and polyphenols.With the development of related researches,gut microbiota may become the biomarkers for the prediction and diagnosis of diseases.The pathogenesis and protective mechanisms of diseases and healthy food respectively can also be better explained by evaluating the effects of gut microbiota on human health.

gut microbiota;probiotics;health regulation;disease;dietary factors

TS201.3;Q935

A

10.3969/j.issn.2095-6002.2015.06.001

2095-6002(2015)06-0001-06

陳衛(wèi).腸道菌群:膳食與健康研究的新視角[J].食品科學技術(shù)學報,2015,33(6):1-6.

CHEN Wei.Gut microbiota—a new concern on health regulation[J].Journal of Food Science and Technology,2015,33(6):1-6.

2015-06-09

國家杰出青年科學基金項目(31125012)。

陳 衛(wèi),男,教授,博士生導師,江南大學食品學院院長,主要從事食品生物技術(shù)方面的工作。