幾類不同食物對腸道菌群調(diào)節(jié)作用的研究進展

聶啟興，胡婕倫，鐘亞東，聶少平*

（南昌大學(xué) 食品科學(xué)與技術(shù)國家重點實驗室，江西 南昌 330047）

腸道不僅是人體消化吸收的重要場所，同時也是最大的免疫器官，在維持正常免疫防御功能中發(fā)揮著極其重要的作用[1]。人體腸道中寄居著種類繁多的微生物，這些微生物稱為腸道菌群。種類繁多的腸道細菌組成一個龐大而復(fù)雜的微生態(tài)系統(tǒng)，與宿主一同進化，直接參與人體的消化、營養(yǎng)吸收、能量供應(yīng)、脂肪代謝、免疫調(diào)節(jié)、抗病等諸多方面，在人體健康中扮演著重要的角色[2]。并且在長期的共生中，人類和腸道菌群在基因水平上形成了人類-腸道菌群的基因復(fù)合體，因此，人的表型由2個基因組的信息內(nèi)容及其分子互相作用共同決定[3]。此外，腸道微生物產(chǎn)生的一些代謝產(chǎn)物比如短鏈脂肪酸（short-chain fatty acids，SCFAs）（主要為乙酸、丙酸和丁酸）也能夠調(diào)節(jié)宿主糖脂代謝、腸道屏障功能、免疫應(yīng)答以及炎癥狀態(tài)等[4-5]。

腸道微生態(tài)平衡是宿主與腸道菌群之間相互作用的一個動態(tài)平衡。腸道菌群通過腸-腦軸途徑（免疫途徑、神經(jīng)內(nèi)分泌途徑和迷走神經(jīng)途徑）影響宿主行為，通過免疫系統(tǒng)、激素水平和代謝通路影響宿主生理狀態(tài)[6]。而腸道微生態(tài)平衡被破壞可能會誘發(fā)多種疾病，包括肥胖、糖尿病等代謝綜合征。研究表明，肥胖個體中擬桿菌門/厚壁菌門的比例低于正常人群，同時體內(nèi)含有較高豐度的產(chǎn)脂多糖的革蘭氏陰性菌及較低豐度的嗜黏蛋白阿克曼氏菌屬（Akkermansia spp.）[7]。與正常人群相比，糖尿病患者腸道菌群的厚壁菌門、梭菌目明顯減少，雙歧桿菌數(shù)目顯著降低，產(chǎn)丁酸細菌減少、機會致病菌增加[8]。

腸道菌群的復(fù)雜結(jié)構(gòu)與宿主的生理狀態(tài)、遺傳、飲食習(xí)慣、年齡和環(huán)境等多重因素密切相關(guān)[9]。其中，膳食可能是改變腸道菌群最為重要的因素[10]。膳食與腸道菌群多樣性密切相關(guān)，盡管不同物種其腸道菌群存在差異性，但具有相同飲食結(jié)構(gòu)的不同物種的腸道菌群結(jié)構(gòu)更相似。食草動物、雜食動物與食肉動物的腸道菌群組成彼此各不相同。食草動物腸道菌群多樣性最高，其次為雜食動物，食肉動物的菌群多樣性最低[11]。毛螺菌屬（Lachnospira）和普雷沃氏菌屬（Prevotella）與植物性膳食呈正相關(guān)，而瘤胃球菌屬（L-Ruminococcus）與鏈球菌屬（Streptococcus）則與動物性膳食呈正相關(guān)，并且與植物性膳食呈負相關(guān)[12]。高脂飲食能夠誘導(dǎo)腸道內(nèi)產(chǎn)內(nèi)毒素的革蘭氏陰性菌數(shù)目增多以及保護腸屏障的雙歧桿菌豐度減少，從而促進氧化應(yīng)激和增加腸道通透性[13-15]。這些結(jié)果均表明膳食對腸道菌群影響的重要性。而膳食中含有的膳食纖維、多酚、低聚糖等物質(zhì)能夠通過調(diào)節(jié)腸道菌群的組成和豐度，通過調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)改善宿主生理狀態(tài)（圖1）[16-19]。本文將根據(jù)國內(nèi)外研究成果，重點介紹日常膳食中常見的一些食物或其有效成分對腸道菌群的調(diào)節(jié)作用，展望以腸道菌群為靶點、膳食干預(yù)代謝性疾病的預(yù)防與治療前景。

圖1 膳食功能性成分對腸道微生態(tài)的影響[16-19]Fig. 1 Impact of functional compounds from diet on gut microbiota [16-19]

1 幾類食物對腸道菌群的影響

1.1 谷物類

谷物在農(nóng)業(yè)形成伊始就是人類膳食的一部分，并逐漸成為人類飲食結(jié)構(gòu)的主要組成部分，為人類提供碳水化合物、蛋白質(zhì)等大量營養(yǎng)素和B族維生素、礦物質(zhì)等微量營養(yǎng)素。隨著生產(chǎn)力的發(fā)展，谷物的加工精度也變得越來越高。相比于全谷物食物，長期攝入精制谷物可能會增加某些疾病的發(fā)病率（如2型糖尿病、增加內(nèi)臟脂肪等），表明丟棄的谷糠中可能還含有其他保健功能成分[20-21]。全谷物含有更全面的營養(yǎng)價值，攝入后可通過調(diào)節(jié)腸道菌群有益于身體健康[22]。

1.1.1 麥類食物

Martinez等[23]研究全谷物大麥、糙米以及大麥和糙米混合物（質(zhì)量比1∶1）對人體腸道菌群的影響，發(fā)現(xiàn)這3種全谷物食物一定程度上能夠通過調(diào)節(jié)腸道菌群從而改善部分代謝紊亂相關(guān)性指標(biāo)。28 位健康人群每天分別攝入60 g大麥、糙米及混合全谷物食物，結(jié)果表明3種食物攝入后增加了腸道菌群的多樣性、厚壁菌門/擬桿菌門的比例以及Blautia菌屬的豐度，并且大麥的攝入還增加了羅斯氏菌屬（Roseburia）、雙歧桿菌屬（Bifidobacterium）和小桿菌屬（Dialister）的豐度。3 種食物（尤其是大麥和糙米混合物）降低了血漿白細胞介素-6（interleukin-6，IL-6）含量和餐后血糖水平，而IL-6的含量又與腸道內(nèi)小桿菌屬的豐度呈正相關(guān)，與紅蝽菌科（Coriobacteriaceae）的豐度呈負相關(guān)。此外，在種水平上直腸真桿菌（Eubacterium rectale）的豐度與餐后血糖和胰島素密切相關(guān)，表明腸道菌群的變化與宿主血糖調(diào)節(jié)存在密切相關(guān)性。全谷物青稞干預(yù)8 周后顯著降低了高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖小鼠腸道內(nèi)擬桿菌屬（Bacteroides）豐度，以及增加產(chǎn)SCFAs的普雷沃氏菌屬（Prevotella）和厭氧弧菌屬（Anaerovibrio）的豐度，這幾類菌的變化可能是青稞發(fā)揮降血脂和降膽固醇效果主要原因[24]。de Angelis等[25]發(fā)現(xiàn)全谷物大麥的攝入顯著增加健康人群腸道內(nèi)瘤胃球菌屬（Ruminococcus sp.），羅斯拜瑞氏菌屬（Roseburia hominis）和梭菌科（Clostridiaceae）的豐度，顯著降低厚壁菌門（Firmicutes）和梭菌屬（Fusobacteria）的豐度。而且糞便SCFAs（乙酸、丙酸、丁酸）的含量也顯著上升，表明全谷物大麥能夠調(diào)節(jié)腸道菌群的組成和代謝途徑，從而導(dǎo)致SCFAs的增加。趙蘭濤等[26]通過體外酵解探究全谷物對人體腸道菌群的影響，以5 種全谷物（燕麥、大麥、全麥、糙米、黑米）和1 種精制谷物（大米）為研究對象，通過對菌落計數(shù)發(fā)現(xiàn)全谷物樣品酵解后雙歧桿菌數(shù)量顯著增加，腸桿菌科和梭狀芽孢桿菌數(shù)量顯著下降，除黑米外其他谷物發(fā)酵液中乳酸桿菌含量也顯著增加，而精制谷物大米酵解后的結(jié)果與全谷物發(fā)酵結(jié)果相反，尤其是腸桿菌科的數(shù)量由7.231（lg（CFU/mL））增長到8.041（lg（CFU/mL））。

這些結(jié)果可能是由麥類全谷物中含有的膳食纖維、酚類和脂類等物質(zhì)共同作用產(chǎn)生[27]。其中β-葡聚糖作為麥類中廣泛存在的一種膳食纖維，攝入后不被消化道的胃酸和酶類消化，進入大腸后為雙歧桿菌、普雷沃氏菌、梭菌和擬桿菌等腸道菌提供營養(yǎng)源，使其迅速增殖并產(chǎn)生大量SCFAs及一些抗菌素物質(zhì)，降低腸道內(nèi)pH值以及抑制腸道內(nèi)氨和吲哚等有害物質(zhì)生成、抑制有害菌生長，從而改善腸道微生態(tài)[18]。尤其是β-葡聚糖發(fā)酵的主要產(chǎn)物——丙酸，不僅能夠調(diào)節(jié)碳水化合物和脂肪代謝以及抑制脂肪生成酶的活性，還能抑制膽固醇的合成從而影響血脂水平，所以燕麥等食物在降低血清膽固醇等方面具有較好的效果[22]。由于不同麥類食物中β-葡聚糖的結(jié)構(gòu)和分子質(zhì)量不同，對調(diào)節(jié)腸道菌群的效果也有一定的差異，因此不同來源的β-葡聚糖可能發(fā)揮不同的益生菌保護效應(yīng)[28-29]。此外，麥類中的酚類物質(zhì)通常與膳食纖維結(jié)合，攝入后在大腸中被微生物分解代謝，通過其代謝產(chǎn)物對腸道微生態(tài)和宿主健康產(chǎn)生影響[27]。

1.1.2 其他谷物

科多小米（Kodo millet）攝入后增加了高脂飲食小鼠腸道內(nèi)有益菌雙歧桿菌屬（Bifidobacteria）、乳酸桿菌屬（Lactobacillus sp.）、嗜黏蛋白阿克曼氏菌屬（Akkermansia）和羅斯氏菌屬（Roseburia spp.）的豐度，并顯著增加盲腸乙酸和總SCFAs的水平。同時高脂飲食導(dǎo)致的血清高血脂、高膽固醇、脂多糖和IL-6含量也出現(xiàn)顯著下降，表明科多小米可能能夠作為功能性膳食調(diào)節(jié)腸道菌群從而緩解高脂飲食誘導(dǎo)的生理病變[30]。以全谷黑米為基質(zhì)進行體外酵解也能夠提高小鼠腸道益生菌數(shù)量，降低腸桿菌科豐度，對腸道發(fā)揮益生作用[26]。

全谷物玉米（48 g/d）攝入21 d后顯著增加了健康人群腸道內(nèi)雙歧桿菌的豐度，而停止食用3 周后雙歧桿菌的數(shù)量回到初始狀態(tài)[31]。Costabile等[32]根據(jù)劑量耐受程度和腸道菌群的變化確定了健康人群攝入玉米可溶性膳食纖維（主要為葡聚糖）的最佳劑量，結(jié)果表明每天攝入6 g玉米可溶性膳食纖維能夠顯著增加糞便中雙歧桿菌屬的含量，且乳酸桿菌/腸球菌的比例也高于12 g/d和18 g/d組，這些結(jié)果表明全谷物玉米可能會對腸道雙歧桿菌進行特異性的增殖。

Xiao Shuiming等[33]采用以薏仁、玉米、燕麥、蕎麥和山藥等含有大量膳食纖維的全谷物膳食為主，輔以中醫(yī)藥食同源食物和益生元的混合膳食對123 名肥胖患者進行飲食干預(yù)，結(jié)果表明肥胖患者腸道菌群結(jié)構(gòu)能夠得到明顯改善，主要表現(xiàn)在條件致病菌或產(chǎn)脂多糖菌、腸桿菌科和脫硫弧菌科豐度的降低（腸桿菌和脫硫弧菌所產(chǎn)脂多糖內(nèi)毒素活性較高）以及雙歧桿菌科豐度的增加。同時患者體內(nèi)血壓、血脂、肝功能、糖代謝和炎癥指標(biāo)等各項生理生化指標(biāo)得到顯著改善。尤其是一名患者經(jīng)過6 個月的干預(yù)后體質(zhì)量下降60.5 kg，糖化血紅蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)從7.58%下降至4.52%，分析后發(fā)現(xiàn)其腸道菌群中一種腸桿菌科的細菌異常增殖。經(jīng)過分離培養(yǎng)，得到一株產(chǎn)脂多糖的陰溝腸桿菌（Enterobacter cloacae B29），該菌被認為能夠引起宿主肥胖和胰島素抵抗[34]。

高粱脂質(zhì)提取物攝入后顯著增加了倉鼠腸道內(nèi)雙歧桿菌的豐度，降低了紅蝽菌科的豐度，同時雙歧桿菌的豐度與高密度脂蛋白膽固醇含量呈正相關(guān)，因此通過高粱提取物對腸道菌群進行膳食調(diào)節(jié)可能在調(diào)節(jié)膽固醇代謝甚至治療心血管疾病方面具備較好的前景[35]。

薏仁多酚也具有類似的效果，能夠調(diào)節(jié)腸道菌群以及緩解高膽固醇飲食誘導(dǎo)的代謝紊亂。薏仁多酚的攝入減少了動物體內(nèi)丹毒絲菌科、梭狀芽孢桿菌科以及毛螺菌科中Blautia luti屬的豐度，而這3 種菌均與體內(nèi)脂代謝平衡有著重要的關(guān)系[36]。Guo Mingzhang等[37]通過體外實驗也發(fā)現(xiàn)薏仁能夠抑制有害病原菌的生長以及促進有益菌的生長，同時動物實驗表明薏仁能夠緩解三硝基苯磺酸誘導(dǎo)的潰瘍性結(jié)腸炎，增加體內(nèi)乳酸桿菌的水平，但是同時體內(nèi)大腸桿菌的豐度也有相應(yīng)的增加。

雜糧谷物具有更全面的營養(yǎng)價值，其調(diào)節(jié)腸道菌群機制可能是因為雜糧膳食纖維攝入后在結(jié)腸作為微生物底物被選擇性的分解和發(fā)酵，產(chǎn)生的SCFAs既能被宿主腸壁快速吸收利用，參與一系列物質(zhì)能量代謝通路，也能通過激活一系列的受體產(chǎn)生胰高血糖素樣肽、酪酪肽和瘦素等腸道激素從而調(diào)節(jié)宿主生理狀態(tài)[18]。膳食纖維被腸道雙歧桿菌和乳酸桿菌等有益菌利用后，一方面分泌乳酸、乙酸刺激腸壁，促使腸道蠕動，保護腸屏障功能；另一方面通過降低腸道pH值抑制大腸桿菌和沙門氏菌等病原菌的生長，減少有毒發(fā)酵產(chǎn)物的形成，進而改善腸道微環(huán)境[38-39]。同時，當(dāng)膳食纖維等基質(zhì)被腸道菌群酵解時，雜糧中的小部分酚類物質(zhì)逐漸被釋放并吸收，而大部分未被吸收的酚類能夠發(fā)揮抗氧化與抗菌作用從而抑制腸道病原菌的增殖，因此全谷物中膳食纖維與酚類物質(zhì)的結(jié)合能夠提升全谷物對腸道菌群的調(diào)節(jié)以及對機體的健康效應(yīng)。此外，酚類物質(zhì)也被認為能夠發(fā)揮類似益生元的效應(yīng)，促進有益菌以及抑制腸道病原菌的增殖[40-41]。

1.2 豆類

豆類作為人類三大食用作物之一，具有非常高的營養(yǎng)價值和生理功能特性。除富含蛋白質(zhì)、碳水化合物、脂肪以及維生素外，豆類中還含有豐富的膳食纖維（質(zhì)量分?jǐn)?shù)8%～10%）[42]。豆類膳食纖維中可溶性與不可溶性的比例均衡，可有效降低人體血清膽固醇水平以及冠心病、糖尿病、腸癌的患病幾率，尤其是其含有的抗性淀粉及大豆多糖、低聚糖，攝入后能夠增加飽腹感和調(diào)節(jié)腸道菌群[42]。因此豆類食物在改善能量代謝、代謝綜合征以及肥胖方面可能具有非常重要的作用[43]。

水溶性大豆多糖主要由半乳糖、阿拉伯糖、半乳糖醛酸、鼠李糖、巖藻糖、木糖和葡萄糖等組成。張樹和等[44]建立體外人體腸道酵解模型，使用選擇性培養(yǎng)基檢測大豆多糖酵解物中腸桿菌、腸球菌、雙歧桿菌和乳酸桿菌的活菌數(shù)，觀察大豆多糖對腸道菌群的影響。結(jié)果表明大豆多糖具有較好的益生元效應(yīng)，能夠促進乳桿菌和雙歧桿菌的增殖，尤其對長雙歧桿菌具有明顯的促進作用。Nakata等[45]發(fā)現(xiàn)大豆多糖能夠通過調(diào)節(jié)腸道菌群降低蛋白在體內(nèi)降解產(chǎn)生的有害腐敗物濃度。通過體外酵解實驗發(fā)現(xiàn)，大豆多糖及大豆低聚糖不僅能夠顯著降低酵解體系的pH值，還能夠有效抑制一些有害物質(zhì)比如氨、吲哚以及苯酚的生成。在動物飼料中添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%的大豆多糖，可增加大鼠腸道菌群多樣性以及盲腸SCFAs的含量，在門水平上擬桿菌的相對豐度增加了23.4%（12.6%到36.0%），厚壁菌相對豐度降低了12.6%（58.9%到47.3%），除此之外，對照組主要以放線菌（11%）、藍藻菌（5%）以及TM7（7%）為主，而大豆多糖組則以柔壁菌為主（12.6%）；在科水平上，大豆多糖組含有相對較多的普雷沃氏菌、丹毒絲菌、疣微菌、毛螺菌以及乳酸桿菌。腸道菌群發(fā)酵多糖產(chǎn)生SCFAs能夠抑制腐敗物質(zhì)的產(chǎn)生，同時腸道菌群能夠利用氨進行生物合成從而達到調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)的目的[46]。

黃豌豆粉具有調(diào)節(jié)金色敘利亞倉鼠盲腸菌群、能量代謝和體內(nèi)胰島素的功能。黃豌豆粉攝入降低高膽固醇飲食倉鼠盲腸厚壁菌的豐度以及增加梭菌及桿菌（尤其是乳酸桿菌）的豐度，同時胰島素循環(huán)以及葡萄糖循環(huán)水平也出現(xiàn)顯著降低[47]。Monk等[48]發(fā)現(xiàn)蔓豆能夠通過增加正常小鼠盲腸質(zhì)量以及糞便SCFAs含量從而提高結(jié)腸微生物的活性，其中黑色蔓豆和非黑色蔓豆在腸道菌群的組成、α-多樣性、β-多樣性及操作分類單元豐度上沒有顯著差別。而相比于對照組，蔓豆的攝入對小鼠腸道菌群的多樣性表現(xiàn)出明顯的變化。盡管在門水平上沒有顯著差別，但是蔓豆粉顯著降低了厚壁菌門中乳酸桿菌科、消化球菌科、消化鏈球菌科以及梭菌科的豐度，尤其是能夠降低宿主腸道內(nèi)有害菌產(chǎn)氣莢膜梭菌屬（Clostridium perfringens）和瘤胃球菌屬（Ruminococcus gnavus）的豐度；在擬桿菌門中降低了理研菌科和Pophyromonadaceae科的豐度、增加了S24-7菌科和普雷沃氏菌科的豐度，這可能是因為蔓豆中含有豐富的酚類物質(zhì)和可發(fā)酵物質(zhì)。菜豆提取物能夠改善飼喂高脂膳食小鼠腸道內(nèi)雙歧桿菌屬、乳酸桿菌屬和嗜黏蛋白阿克曼氏菌屬（Akkermansia）的豐度，同時高脂誘導(dǎo)產(chǎn)生的肥胖、胰島素抵抗和肝臟脂肪病變也得到一定程度改善[49]。這些結(jié)果表明含豆類豐富的膳食可能具有調(diào)節(jié)腸道菌群活性及組成的功能。

豆類中的抗性淀粉、多糖和低聚糖被人體攝入后不被消化道所消化吸收，到達大腸后被微生物利用進行厭氧發(fā)酵，釋放維生素以及SCFAs等代謝產(chǎn)物，這些微生物的代謝產(chǎn)物又能通過能量和炎癥狀態(tài)的調(diào)節(jié)、基因表達、細胞周期阻滯和細胞凋亡等改善宿主生理狀態(tài)[50-52]。尤其是豆類中的低聚糖（棉籽糖和水蘇糖）能夠特異性地被雙歧桿菌和擬桿菌等腸道菌酵解，從而降低腸道pH值以及減少腸道腐敗物的產(chǎn)生[53]。同時在這些物質(zhì)的酵解過程中，微生物的組成和活性發(fā)生相應(yīng)的變化，部分有益菌的豐度和活性升高、有害菌的豐度下降，從而調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)發(fā)揮健康效應(yīng)[54]。

1.3 果蔬類

水果和蔬菜是人類膳食中的重要組成部分。果蔬能量密度較低，并含有豐富的膳食纖維和多酚類抗氧化物質(zhì)。這些有效成分可調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)的平衡從而達到保持身體健康的目的。大量研究表明果蔬及果蔬制品能有效地促進腸道內(nèi)有益菌如乳酸桿菌和雙歧桿菌的生長[55-56]。

1.3.1 蔬菜類

羅格斯紅色生菜（Rutgers Scarlet Lettuce）含有豐富的膳食纖維（質(zhì)量分?jǐn)?shù)7.8%）和酚類物質(zhì)（78 mg/g，普通綠色生菜為11 mg/g）能夠改善高脂飲食動物腸道內(nèi)菌群結(jié)構(gòu)，具體表現(xiàn)在降低腸道內(nèi)厚壁菌/擬桿菌的比例，同時顯著增加與糖類降解相關(guān)的細菌如瘤胃球菌屬（Ruminococcus spp.，降解抗性淀粉）與羅斯氏菌屬（Roseburia spp.，降解植物多糖）以及氧化丁酸鹽細菌消化球菌科的豐度[57]。動物飼料中添加富含葡甘露聚糖的魔芋粉能夠增加擬桿菌、厚壁菌、螺旋體菌和疣微菌門的豐度，降低放線菌和變形菌門的豐度，降低血清活性氧和8-羥基脫氧鳥苷以及增加谷胱甘肽過氧化酶的水平，改善胰島素抵抗和胰島素敏感性，而且嗜黏蛋白阿克曼氏菌屬（Akkerermansia）以及羅斯氏菌屬（Roseburia）豐度的增加與胰島素敏感性呈正相關(guān)，表明魔芋可能通過調(diào)節(jié)腸道菌群改善胰島素敏感性從而調(diào)節(jié)血糖狀態(tài)[58]?？喙戏勰軌蝻@著降低2型糖尿病大鼠禁食血糖及血清胰島素水平，降低厚壁菌/擬桿菌門的比例，同時顯著降低疣微菌科、擬桿菌屬和瘤胃球菌屬（Ruminococcus）的豐度，但未影響它們的菌群多樣性。這種效果可能是通過苦瓜粉抑制絲裂原激活的蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）信號通路的活化來實現(xiàn)的，MAPK信號通路能夠被膽汁酸激活，而膽汁酸代謝又與腸道菌群密切相關(guān)[59]。紫山藥具有良好的益生元效應(yīng)，能夠促進乳酸桿菌與雙歧桿菌的增殖且2種菌之間存在共生效應(yīng)[60]。Kellingray等[61]發(fā)現(xiàn)蕓苔屬（西蘭花等）能夠降低人體腸道內(nèi)硫酸鹽還原細菌、疣微菌科、理研菌科、艱難桿菌科（Mogibacteriaceae）以及梭菌屬（Clostridium）的豐度，這種結(jié)果可能是因為甘藍中含有相對較多的含硫化合物，從而抑制腸道內(nèi)某些微生物的增殖。

1.3.2 水果類

水果或水果中的多酚類物質(zhì)能改善由高脂飲食引起的菌群失調(diào)，進而改善宿主的脂代謝狀況。厚壁菌門/擬桿菌門比例的增加是高脂飲食誘導(dǎo)腸道菌群失調(diào)的最主要現(xiàn)象，同時高脂飲食降低腸道菌群的多樣性、增加有害菌的豐度，損害腸道屏障功能進而導(dǎo)致內(nèi)毒素血癥和損傷體內(nèi)的能量代謝途徑[62-63]。

1.3.2.1 葡萄

葡萄中含有豐富的多酚類物質(zhì)，主要有花青素、黃酮醇、羥苯酸鹽以及酚酸等。葡萄粉能夠一定程度上改善高脂膳食導(dǎo)致的腸道菌群失調(diào)，主要體現(xiàn)在增加腸道菌群多樣性、促進軟壁菌門、毛螺菌科和糞球菌屬（Coprococcus）以及抑制Mogibacteriaceae科的增殖，并增加盲腸中SCFAs的含量，而糞球菌屬的豐度與短鏈脂肪酸的產(chǎn)生又有著極其密切的聯(lián)系。葡萄粉緩解高脂飲食導(dǎo)致的體質(zhì)量與體脂增加，降低血清甘油三酯、脂多糖結(jié)合蛋白和單核細胞趨化蛋白的水平可能與腸道菌群有關(guān)[64]。Baldwin等[65]發(fā)現(xiàn)每天攝入占體質(zhì)量3%～5%的葡萄，不僅能有效緩解高脂飲食所誘導(dǎo)的腸道上皮細胞緊密連接蛋白ZO-1的損傷以及抑制肝臟中過氧化物酶體增殖物激活受體γ2、硬脂酰CoA去飽和酶-1、細胞甘油-3-磷酸?；D(zhuǎn)移酶和脂肪酸結(jié)合蛋白4的表達；同時攝入3%葡萄降低了脫硫桿菌和沃氏嗜膽菌相關(guān)異化型亞硫酸鹽還原酶基因dsrA-Bw的表達量、增加了有益菌嗜黏蛋白阿克曼氏菌（Akkermansia muciniphila）的豐度，且雙歧桿菌屬（Bifidobacterium）、乳酸桿菌屬（Lactobacillus）和Allobaculum屬的豐度與肥胖呈負相關(guān)。這些結(jié)果表明葡萄中的一些活性物質(zhì)能夠通過調(diào)節(jié)腸道菌群的結(jié)構(gòu)和功能從而緩解高脂飲食導(dǎo)致的生理狀態(tài)紊亂。此外，葡萄籽提取物中的多酚物質(zhì)能促進雙歧桿菌與乳酸桿菌的生長，而其中含有的一些單體物質(zhì)如兒茶素和表兒茶素則對一些有害菌如銅綠假單胞菌、肺炎桿菌、大腸桿菌、糞腸球菌、釀膿鏈球菌和流感嗜血桿菌等具有良好的抑制作用[66]。

1.3.2.2 越橘類

越橘中含有豐富的白藜蘆醇、花青素和鞣花單寧等抗氧化物質(zhì)。越橘（Lingonberries）攝入增加了與腸道黏膜健康及抗炎相關(guān)的嗜黏蛋白阿克曼氏菌（Akkermansia）和普拉梭菌（Faecalibacterium）兩個屬的豐度，顯著降低了厚壁菌門/擬桿菌門的比例，從而有效改善高脂飲食誘導(dǎo)的炎癥和內(nèi)毒素血癥以及腸道菌群的組成和功能，同時富集能量、脂質(zhì)、氨基酸和核酸代謝相關(guān)基因，降低與細菌轉(zhuǎn)動和活力有關(guān)的基因水平[67]。采用蔓越橘提取物干預(yù)8 周顯著增加飼喂高脂高糖小鼠體內(nèi)黏蛋白降解細菌嗜黏蛋白阿克曼氏菌屬的豐度（增加30%），阿克曼氏菌的富集可能會緩解腸道內(nèi)炎癥及氧化應(yīng)激，從而減輕小鼠體質(zhì)量和內(nèi)臟脂肪質(zhì)量增加，提高胰島素敏感性，減輕肝臟質(zhì)量和甘油三酯浸潤[68]。黑加侖的攝入不僅能夠增加腸道雙歧桿菌和乳酸桿菌的豐度，同時也能夠降低擬桿菌屬和梭狀芽孢桿菌屬（Clostridia）的豐度以及降低β-葡萄糖醛酸酶的活性[69]。β-葡萄糖醛酸酶是腸道主要的微生物水解酶，主要存在細胞內(nèi)溶酶體中，能夠水解無毒的糖苷釋放出有毒的代謝物，對前致癌物、致癌物、致突變物和毒素物質(zhì)等具有激活作用，而擬桿菌屬、大腸桿菌（Escherichia coli）和產(chǎn)氣莢膜梭菌屬（Clostridium perfringens）具有相對較高的β-葡萄糖醛酸酶活性[70]。藍莓提取物能抑制革蘭氏陰性菌腸道沙門氏菌的增長；野生云苺和覆盆子也對腸道病原菌葡萄球菌和沙門氏菌表現(xiàn)出極強的抑制作用，這可能是因為其中含有豐富的鞣花單寧（分別為191、146 mg/g）[71-72]。動物灌胃新西蘭藍莓提取物（4 mL/（kg·d））能夠顯著增加盲腸乳酸桿菌（Lactobacillus）和雙歧桿菌（Bifidobacterium）的豐度[73]。Vendrame等[74]發(fā)現(xiàn)正常人群攝入野生藍莓汁（Vaccinium angustifolium，25 g/d）6 周后顯著增加了雙歧桿菌屬的豐度，這些結(jié)果表明越橘類食物能夠促進腸道益生菌如乳酸桿菌和雙歧桿菌的增殖以及抑制某些腸道病原菌如葡萄球菌和沙門氏菌等的增殖，從而達到調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)、促進宿主健康的目的。

1.3.2.3 其他水果

蘋果中含有豐富的果膠以及酚類物質(zhì)。正常人群攝入蘋果2 周（2 個/d）后，糞便中雙歧桿菌屬、乳酸桿菌屬和鏈球菌屬（Streptococcus）的豐度呈上升趨勢，腸桿菌科（Enterobacteriaceae）與假單胞菌屬（Pseudomonas）豐度呈下降趨勢，產(chǎn)氣莢膜梭菌屬（C. perfringens）豐度和腸道內(nèi)毒性物質(zhì)氨和硫化物含量顯著降低，表明蘋果能調(diào)節(jié)腸道菌群并有效改善腸道內(nèi)環(huán)境[75]。蘋果果膠攝入6 周能夠改善高脂飲食引起的腸道菌群（擬桿菌門/厚壁菌門）失調(diào)并且能調(diào)節(jié)至正常水平；而蘋果果膠緩解高脂飲食所致腸屏障組分堿性磷酸酶和緊密連接蛋白Claudin 1表達水平低下，降低血清內(nèi)毒素產(chǎn)量和回腸TLR4的表達水平，以及減緩大鼠體內(nèi)炎癥和代謝內(nèi)毒素血癥狀態(tài)可能與菌群調(diào)節(jié)相關(guān)[76]。

火龍果花青素可以一定程度改善高脂飲食導(dǎo)致的腸道菌群結(jié)構(gòu)失調(diào)并顯著增加嗜黏蛋白阿克曼氏菌屬（Akkermansia）的豐度，從而調(diào)節(jié)代謝紊亂與炎癥狀態(tài)，減輕內(nèi)臟脂肪堆積，改善肝臟脂肪變性和胰島素抵抗[77]。

石榴汁能有效改善丙烯醛攝入導(dǎo)致的動脈粥樣硬化小鼠腸道菌群紊亂，并且能夠特異性的增加疣微菌科和毛螺菌科的豐度，同時小鼠體內(nèi)高脂血癥和血清脂質(zhì)過氧化反應(yīng)也得到顯著改善并減少主動脈脂肪聚集[78]。石榴皮提取物含有豐富的多酚，添加石榴皮提取物雖然不能減輕由高脂飲食引起的體質(zhì)量增加、糖耐量異常和炎癥因子水平升高，但能降低血清總膽固醇和低密度脂蛋白膽固醇，富集腸道中雙歧桿菌屬的數(shù)量。石榴皮提取物對脂代謝的改善作用可能與腸道菌群的改善有關(guān)[79]。

Smith-Brown等[80]發(fā)現(xiàn)蔬菜類食物的攝入與毛螺菌屬（Lachnospira）的豐度呈正相關(guān)，而水果（主要是蘋果和梨）的攝入與瘤胃球菌屬（Ruminococcus gnavus）的豐度呈負相關(guān)。患有哮喘的嬰兒在出生后的前100 d中出現(xiàn)一定程度的腸道菌群失調(diào)，其中主要表現(xiàn)為毛螺菌屬（Lachnospira）等腸道菌豐度的下降，因此母親在懷孕期間攝入足夠的蔬菜可能能夠降低新生兒哮喘的幾率[81]。

果蔬對人體腸道菌群的影響可能是通過其富含的多酚和膳食纖維[82-83]（表1）。食物及草本植物中的多酚通常與糖類或者有機酸形成共軛復(fù)合體，與腸道菌群相互作用后通過生物轉(zhuǎn)化形成活性代謝物。人體攝入多酚后，少部分非糖基化酚醛化合物如單體黃烷-3-醇、原花青素二聚體（游離酚）等可被小腸被吸收經(jīng)過氧化、還原和水解，在腸細胞和肝細胞中參加生物轉(zhuǎn)化，形成一系列的水溶性共軛代謝物迅速釋放進入體循環(huán)進而分配到各器官或以尿液形式排出[84]。大部分多酚（結(jié)合酚，90%～95%）躲過小腸的消化吸收、進入結(jié)腸，由微生物進行代謝分解，從而增強多酚的生物利用率[85]。多酚的分解代謝主要分為水解（去糖基化和酯鍵水解）、解離（C環(huán)斷裂、脫內(nèi)酯化和脫甲基化）和降解（脫羥基和雙鍵還原）3個部分。比如某些腸道菌如雙歧桿菌、乳桿菌、擬桿菌和腸球菌具有降解糖苷鍵作用從而促進多酚糖類共軛復(fù)合體的降解釋放多酚苷元，隨后被水解的苷元在腸道厭氧條件下被梭菌和紅蝽菌科等產(chǎn)生的酶作用打開C環(huán)，最終通過刺激還原反應(yīng)降解多酚[86]。而多酚經(jīng)過腸道菌群生物轉(zhuǎn)化后產(chǎn)生雌馬酚、苯甲酸和苯乙酸等化合物，通過這些化合物對腸道微生態(tài)和宿主健康產(chǎn)生影響。體外實驗和人體實驗也表明多酚能夠改變腸道菌群的組成，抑制或促進某類菌群的生長，從而調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)促進宿主健康[86-88]。而果蔬膳食纖維除促進腸道蠕動、SCFAs的生成外，為腸道中微生物發(fā)酵所提供的能量可進一步刺激植物多酚的分解代謝，使其能夠通過腸道屏障從而增加多酚的生物活性功能[89]。

表1 水果蔬菜對腸道菌群的影響Table 1 Influence of fruits and vegetables on gut microbiota

2 結(jié) 語

腸道微生物在人體健康中發(fā)揮著重要作用。腸道菌群在調(diào)節(jié)宿主的代謝狀況中存在著一些因果關(guān)系，人們逐漸認識到維持腸道菌群平衡的重要性。相比于生理狀態(tài)、宿主遺傳、年齡和環(huán)境等不可控或難控制因素，通過合理膳食達到調(diào)節(jié)腸道菌群促進宿主身體健康可能具有一定程度上的優(yōu)勢。因此，了解不同食物組分對腸道菌群的影響，能夠為未來通過不同食物組合調(diào)節(jié)腸道菌群改善宿主健康提供相應(yīng)理論依據(jù)。

不同膳食組成與配比對人體腸道菌群的組成及功能具有不同程度的影響，從而影響宿主代謝及健康。隨著生活水平的提高以及生活節(jié)奏的加快，高脂高糖飲食等不健康的飲食習(xí)慣會引起腸道菌群的失調(diào)，增加腸道通透性及腐敗物質(zhì)，形成慢性低水平炎癥，最終導(dǎo)致肥胖和糖尿病等代謝綜合征。雜糧谷物和豆類含有的膳食纖維和酚類物質(zhì)對腸道菌群的影響主要在于促進腸道益生菌的增殖以及抑制腸道病原菌的增殖，同時增加SCFAs含量，SCFAs又能作為信號分子參與宿主代謝通路從而調(diào)節(jié)宿主生理狀態(tài)，而果蔬富含的多酚類物質(zhì)通過調(diào)節(jié)腸道菌群對高脂飲食引起的代謝綜合征具有一定的緩解作用。作為日常膳食中來源最廣泛的食物資源，雜糧、豆類和果蔬在保證足夠的人體營養(yǎng)基礎(chǔ)上，又可保證腸道菌群的“營養(yǎng)健康”，通過攝入這些膳食纖維和酚類含量豐富的食物，可以一定程度改善人體菌群失調(diào)以及代謝失衡，從而改善身體健康狀態(tài)。目前，越來越多的研究表明膳食能夠通過與腸道菌群的相互作用影響宿主健康，而不同的食物加工方式也可能會在一定程度上影響食物的理化性質(zhì)，從而影響其菌群調(diào)節(jié)效應(yīng)。此外，食物除了為機體提供能量和營養(yǎng)以外，到底在多大程度上通過調(diào)節(jié)腸道菌群影響宿主代謝狀況，以及在食物-腸道菌群-代謝通路中到底存在著怎樣的機制，尚需要更多深入的研究。