膳食脂肪酸調(diào)節(jié)腸道菌群促進機體健康的研究進展

楊 陳，胡 超，黃鳳洪

(中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院油料作物研究所/油料脂質(zhì)化學(xué)與營養(yǎng)湖北省重點實驗室/農(nóng)業(yè)部油料加工重點實驗室/油料油脂加工技術(shù)國家地方聯(lián)合工程實驗室，武漢 430062)

大量研究表明，腸道菌群的失調(diào)與代謝性疾病[1-3]、腸道疾病[4]、癌癥[5-6]與自身免疫性疾病[7]等疾病的發(fā)生相關(guān)。合理的膳食營養(yǎng)有助于維持調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)的平衡，從而促進機體健康，而膳食脂肪酸在維持機體健康方面發(fā)揮重要的作用。美國醫(yī)學(xué)研究院(IOM)提出，人體每天對膳食脂肪酸的攝入應(yīng)不低于160mg，而目前，我國成年人每天攝入的膳食脂肪酸僅為37.6mg[8]。2016年12月，國際益生菌與益生元科學(xué)協(xié)會(ISAPP)發(fā)布共識聲明[9]，首次將多不飽和脂肪酸、多酚、黃酮等脂質(zhì)列入益生元的涵蓋范圍。本文系統(tǒng)地闡述不同類型的膳食脂肪酸對腸道菌群的調(diào)節(jié)作用，以及通過膳食脂肪酸調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)平衡來緩解各種疾病發(fā)生發(fā)展的相關(guān)研究進展，為未來脂肪酸的個體化健康膳食管理和疾病防治提供科學(xué)依據(jù)。

1 膳食脂肪酸與腸道微生態(tài)

大量研究證實，膳食脂肪酸可以直接或間接的影響腸道微生態(tài)，改變機體腸道菌群的數(shù)量和組成，影響腸道黏膜屏障生理特性和功能。

1.1 多不飽和脂肪酸

常見的ω-3多不飽和脂肪酸有α-亞麻酸(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，后三種多存在于深海魚類脂肪中，而前者主要存在于亞麻等植物種子中。ω-6 PUFA包括花生四烯酸(AA)和亞油酸(LA)等，它們的來源也以植物種子如花生、菜籽、葵花籽為主。一些研究表明，多不飽和脂肪酸可以影響并改變腸道菌群的組成和腸道代謝進程，其中ω-3多不飽和脂肪酸能顯著調(diào)節(jié)腸道菌群的數(shù)量和組成。Bomba A等[10]研究幼豬口服多不飽和脂肪酸發(fā)現(xiàn)，不飽和脂肪酸能提高腸道微生物的數(shù)量，尤其顯著地提高了乳酸桿菌的數(shù)量。Nielsen S等[11]研究發(fā)現(xiàn)，在嬰兒牛乳中添加魚油，嬰兒糞便中的菌群組成發(fā)生了改變，其多樣性增加。Ringo E等[12]研究發(fā)現(xiàn)，在魚類飼料中增加7.0%的亞麻酸或4%的PUFA混合物，魚類腸道中菌群數(shù)量發(fā)生改變，其中乳酸菌占比最高，而亞油酸即ω-6 PUFA飼料喂養(yǎng)的魚類腸道菌群中乳酸菌數(shù)量較少。此外，目前仍有大量的研究證實PUFA可以有效地改變腸道菌群的組成，提高腸道內(nèi)益生菌的數(shù)量，然而PUFA如何作用于腸道微生態(tài)，其影響菌群改變的分子機制仍是亟待探究和解決的問題。

ω-3PUFA也能影響小腸上皮細(xì)胞生理特性，加強小腸對外源病原菌和內(nèi)部炎癥的抵御能力，從而提高腸道上皮組織的屏障功能。Willemsen LE等[13]研究表明，多不飽和脂肪酸通過提高腸道上皮細(xì)胞的抗性，降低IL-4介導(dǎo)的滲透性，從而提高上皮細(xì)胞屏障功能。Wang X等[14]研究ω-3 PUFAs通過修飾細(xì)胞內(nèi)的腸脂肪酸結(jié)合蛋白(I-FABP)，來激活PPPARγ通路和上調(diào)TJ蛋白的表達(dá)，通過這種方式來對腸道黏膜屏障起到保護效應(yīng)。李興照等[15]利用大鼠燒傷模型作為實驗組，定期尾靜脈注射一定濃度的ω-3魚油脂肪酸，結(jié)果顯示，實驗組大鼠體內(nèi)促炎癥介質(zhì)IL-6、TNF-α等水平顯著降低，ω-3PUFA能有效緩解炎癥反應(yīng)，對腸道黏膜具有一定的修復(fù)損傷能力和保護其屏障作用。王化芬等[16]利用創(chuàng)傷性休克(TS)大鼠模型研究得到ω-3PUFA能有效地修復(fù)TS大鼠腸道黏膜損傷，抑制腸道上皮對促炎因子的釋放。黃志清等[17]選用大鼠腸道上皮細(xì)胞來源的IEC-6細(xì)胞體外培養(yǎng)，用LPS、DHA、EPA處理細(xì)胞，檢測細(xì)胞IL-1β、IL-6、TNF-α基因mRNA的表達(dá)，結(jié)果顯示，DHA、EPA處理組顯著地降低細(xì)胞IL-1β基因mRNA的表達(dá)量，EPA處理組還能顯著地降低IL-6、TNF-α基因mRNA的表達(dá)量，該研究也驗證了ω-3PUFA對小腸細(xì)胞炎癥基因表達(dá)的調(diào)控和抗炎功效。

目前有研究顯示，ω-6 PUFA對腸道菌群的研究影響較小[12]。一些研究表明，高含量的ω-6 PUFA對腸道微生態(tài)平衡具有負(fù)面效應(yīng)。Ghosh S等[18]研究給予C57BL/6小鼠富含ω-6 PUFA(玉米油)的飲食，結(jié)果顯示，ω-6 PUFA促進小鼠腸道微生物過度生長，而擬桿菌和壁厚菌數(shù)量減少。也有研究發(fā)現(xiàn)，ω-6 PUFA喂養(yǎng)的C57BL/6小鼠體內(nèi)腸蛋白酶數(shù)量增加，并且ω-6 PUFA誘導(dǎo)了小鼠體重增加和肝臟脂肪浸潤現(xiàn)象，并一定程度上改變了腸道微生物的組成[19-20]。

一些研究也發(fā)現(xiàn)，一定比例的ω-6/ω-3PUFA更有利于腸道微生態(tài)的調(diào)節(jié)。張欣等[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%花生四烯酸飼料(ω-6/ω-3PUFA比例為28∶1)、添加10%魚油飼料(0.5∶1)和對照組(9∶1)，高比值(28∶1)的膳食營養(yǎng)喂養(yǎng)的小鼠體內(nèi)變形菌門和厚壁菌門的數(shù)量增加。上述研究表明，不合理的膳食結(jié)構(gòu)影響腸道菌群的組成，菌群失調(diào)容易引發(fā)各種疾病。中國營養(yǎng)學(xué)會對居民日常攝入的ω-6/ω-3PUFA比例推薦是4∶1～6∶1[22]，而一些研究發(fā)現(xiàn)，我國居民日常生活膳食脂肪酸攝入的比例約為7∶1～8∶1[23]，說明我國居民食物營養(yǎng)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，對保證機體健康具有重要意義。

1.2 單不飽和脂肪酸

單不飽和脂肪酸(MUFA)對腸道菌群的調(diào)控也具有非常重要的作用[24-25]。Mujico JR等[26]檢測80只小鼠分別攝入油酸復(fù)合物、ω-3脂肪酸混合物和高脂膳食后的肥胖小鼠體重和腸道菌群，取其第19w糞便分析腸道菌群，發(fā)現(xiàn)攝入高脂飼料會導(dǎo)致糞便菌群的改變，這是肥胖的一個顯著表型特征，攝入油酸復(fù)合物可以抵抗高脂引起的腸道紊亂和改善體重。

1.3 飽和脂肪酸

目前，研究者普遍認(rèn)為過多的攝入飽和脂肪酸(SFA)能增加機體膽固醇水平，容易導(dǎo)致肥胖和心血管類疾病的發(fā)生。一項納入60項研究的薈萃分析結(jié)果表明，月桂酸即飽和脂肪酸的一種，能極大地提高總膽固醇水平[27]。其他一些研究也表明，機體攝入過多的SFA可能使膽固醇和甘油三酯水平升高，增加動脈粥樣硬化和冠心病發(fā)生風(fēng)險[28-29]。

SFA的過多攝入可能會增加一系列相關(guān)疾病發(fā)生風(fēng)險，長期攝入富含SFA食物，容易導(dǎo)致腸胃信號受損、腸道菌群組成發(fā)生變化，影響腸道菌群對能量調(diào)節(jié)的控制[30]。Ringo E等[12]研究表明，以SFA作為飼料的魚類腸道菌群幾乎沒有乳酸菌出現(xiàn)，而含有不飽和脂肪酸的飼料喂養(yǎng)的魚類腸道中乳酸菌的數(shù)量增加。目前，關(guān)于SFA如何作用于腸道微生態(tài)及其如何影響疾病發(fā)生的機制的研究仍然較少，也是亟待解決的問題。

2 膳食脂肪酸調(diào)節(jié)腸道菌群影響疾病進程

膳食脂肪酸能有效地通過調(diào)節(jié)腸道菌群來影響許多慢性疾病發(fā)生和發(fā)展。

2.1 肥胖

PUFA對機體肥胖誘導(dǎo)的腸道微生態(tài)紊亂能起到一定的改善功效并有效控制體重增加。路媛媛等[31]研究表明，給予肥胖小鼠魚油ω-3PUFA和高脂飼料，并喂養(yǎng)16w，采集糞便，檢測到ω-3PUFA能有效地改善肥胖小鼠腸道菌群紊亂的狀況，同時檢測到ω-3PUFA喂養(yǎng)的肥胖小鼠組腸道中炎癥因子的表達(dá)水平顯著低于高脂飼料喂養(yǎng)的肥胖小鼠組，因而進一步驗證了ω-3PUFA對肥胖小鼠腸道微生態(tài)的調(diào)節(jié)和改善作用。此外，也有研究發(fā)現(xiàn)，某些短鏈脂肪酸如醋酸酯、丙酸酯、丁酸酯或其添加物的膳食補充，能改善腸道微生物菌群落結(jié)構(gòu)，使厚壁菌的數(shù)量減少，擬桿菌數(shù)量增加，并抑制慢性炎癥的發(fā)生，高脂肪飲食喂養(yǎng)引起的體重增加也顯著地受到一定的抑制[32]。Chambers等[33]針對60位肥胖成年人的研究表明，每天10g丙酸酯的攝入，24w連續(xù)性實驗結(jié)果顯示，短鏈脂肪酸丙酸酯能有效降低肥胖病人體重增加，腹腔內(nèi)脂肪的分布顯著減少，并且肝細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)含量降低。Mujico JR等[26]研究表明，由飲食誘導(dǎo)的肥胖小鼠，分別攝入高脂膳食、油酸復(fù)合物S1和ω-3PUFA復(fù)合物S2(EPA 和DHA)三種不同飲食，發(fā)現(xiàn)高脂膳食導(dǎo)致體重顯著增加；攝入S1小鼠體重降低，并且小鼠腸道微生物總數(shù)顯著增加，恢復(fù)了腸道菌群平衡；攝入S2飲食的小鼠也顯著地增加了乳酸桿菌的數(shù)量，由此說明，油酸和ω-3PUFA可以抵抗高脂引起的腸道菌群紊亂和改善體重。

2.2 腸炎

膳食脂肪酸能通過腸道菌群直接或間接地抑制腸炎發(fā)生過程中炎癥因子來延緩炎癥進程。Ghosh S等[34]研究證實，高比值的ω-6/ω-3PUFA的膳食能誘導(dǎo)小鼠腸炎的發(fā)生，ω-6 PUFA膳食喂養(yǎng)的小鼠加重了小鼠腸炎的嚴(yán)重程度，而富含ω-3PUFA膳食組小鼠腸道炎癥減弱，并且腸道微生物中乳酸菌和雙歧桿菌的數(shù)量也顯著地增長。Ghosh S等[34]研究結(jié)果顯示，ω-3 PUFA膳食小鼠腸道內(nèi)有益菌如乳酸菌和雙歧桿菌的數(shù)量增加，逆轉(zhuǎn)了結(jié)腸炎的發(fā)展。ω-6 PUFA促進小鼠腸道微生物過度生長，而擬桿菌和壁厚菌數(shù)量減少，加重了腸道損傷和免疫細(xì)胞浸潤。另一項研究也證實了給DSS誘導(dǎo)產(chǎn)生腸炎的大鼠定期喂養(yǎng)不同比例的亞油酸/α-亞麻酸，結(jié)果顯示，膳食比例LA/ALA為2時，腸炎大鼠體內(nèi)炎癥介質(zhì)下調(diào)，并且炎癥程度減輕[35]。

2.3 其他代謝疾病

膳食脂肪酸與腸道菌群之間相互作用的同時也參與其他一些疾病的發(fā)生發(fā)展。Kaliannan K等[36]研究膳食脂肪酸與腸道微生物相互作用對代謝性內(nèi)毒素血癥的影響發(fā)現(xiàn)，ω-3PUFA促進腸道產(chǎn)物和堿性磷酸酶的分泌，通過降低脂多糖產(chǎn)物和腸黏膜通透性來改變腸道菌群組成，從而降低代謝性內(nèi)毒素血癥和炎癥發(fā)生風(fēng)險。Everard A等[37]研究表明，給小鼠補充飽和脂肪酸會導(dǎo)致腸道內(nèi)菌群生態(tài)失調(diào)，雙歧桿菌的數(shù)量減少，厚壁桿菌和擬桿菌的比例增加，胰島素抵抗指數(shù)增加。

3 展望

多不飽和脂肪酸尤其是ω-3 PUFA能調(diào)節(jié)腸道菌群的數(shù)量和組成，影響腸道上皮細(xì)胞生理特性，加強腸道屏障的防御能力。ω-6 PUFA會降低腸道微生物的多樣性，促進微生物單一過度生長，并增加機體脂肪含量促使肥胖產(chǎn)生。合理比例的ω-6/ω-3PUFA被證實更有利于腸道菌群的調(diào)節(jié)。過多攝入SFA會增加心血管類疾病發(fā)生風(fēng)險，容易導(dǎo)致腸胃信號受損[38-39]，而MUFA和SFA是否影響腸道微生態(tài)的研究較少。此外，腸道菌群的紊亂會引發(fā)各種疾病的發(fā)生，飲食對腸道菌群的調(diào)節(jié)具有決定性的作用，膳食脂肪酸尤其是ω-3PUFA，能通過調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)來降低肥胖、腸炎、代謝性內(nèi)毒素血癥等疾病的發(fā)生風(fēng)險，為研究疾病發(fā)生機制提供新的思路，對相關(guān)疾病的防治具有一定的價值和意義。

不同類型的膳食脂肪酸與腸道菌群之間的作用機制仍然需要進一步的挖掘研究。此外，針對膳食脂肪酸調(diào)節(jié)腸道菌群來預(yù)防疾病發(fā)生、緩解疾病發(fā)展的研究，也多限于肥胖、慢性腸道炎癥、代謝綜合征等，對于其他的一些慢性疾病如高血壓、糖尿病及癌癥等的作用效果和影響機制仍需更多的發(fā)掘。全面深入地開展膳食脂肪酸對腸道微生態(tài)的功效作用和機制的挖掘研究，不僅為膳食脂肪酸相關(guān)食品和保健品的加工生產(chǎn)提供重要的指導(dǎo)意義，同時也為未來脂肪酸的個體化健康膳食管理和疾病防治提供科學(xué)依據(jù)?！?/p>

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