菊粉生物學(xué)作用及機制研究進展

向岑，榮耀，遲明，劉毓超，朱嘉文，郁彭，滕玉鷗，，*

（1.天津科技大學(xué)生物工程學(xué)院，天津300457；2.青海省輕工業(yè)研究所有限責(zé)任公司，青海西寧810008）

菊粉（inulin）又稱菊糖，土木香粉，是一種人體不能消化吸收的碳水化合物[1]，其化學(xué)結(jié)構(gòu)式如圖1所示。

圖1 菊粉的化學(xué)結(jié)構(gòu)式Fig.1 Chemical structure of inulin

菊粉通常是由D-呋喃果糖分子以β-（2-1）糖苷鍵連接而成的果聚糖，每個菊粉分子末端以α-（1-2）糖苷鍵連接一個葡萄糖殘基。其聚合度通常為2～60[2],平均聚合度為10。其中，聚合度較低時（通常為2～9）則稱為低聚果糖。菊粉主要是植物性來源的[3]，不同植物來源、收獲季節(jié)、氣候、土壤以及生產(chǎn)加工過程將對菊粉的平均分子量和聚合度產(chǎn)生影響[4]，目前發(fā)現(xiàn)的約有36 000多種，包括菊科、桔?？?、龍膽科、百合科、禾本科等。例如，在菊芋、菊苣、大理菊、薊、大蒜、蘆筍的根或塊根中都含有豐富的菊粉[5-6]。常見菊粉來源植物中菊粉含量見表1[7]。

菊粉同時也存在于海藻、真菌及細菌內(nèi)，微生物來源的菊粉主要存在于霉菌和細菌中，如假單胞類、腸細菌類、鏈狀球菌類、放線菌類、芽胞桿菌類以及乳酸菌類等細菌中都還含有菊粉。這些低等生物來源的菊粉具有獨特的抗逆保鮮功能，使之成為了國際范圍的研究熱點[8]。菊粉具有化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、甜度較高、吸濕性強[9]、不被人體消化酶消化等特點，被廣泛應(yīng)用于烤焙食品、糖果、乳制品、飲料以及調(diào)味料等食品領(lǐng)域，同時菊粉還用于制造膠囊制劑[10]等制藥領(lǐng)域。據(jù)研究報道，菊粉具有多種多樣的生理學(xué)功能，例如降血脂、降血糖、促進礦物質(zhì)吸收、調(diào)節(jié)腸道微生物菌群、防便秘、抗抑郁等作用，目前較多的被用于保健食品當中[11]，但是，目前其生物作用的機制仍不明確，安全性也尚未可知。本文對近年來的菊粉生物學(xué)作用以及其作用機制的研究進展進行綜述，以期為菊粉作為保健食品和食品添加劑的安全性和有效性提供依據(jù)。

表1 不同植物中富含菊粉的部位及含量Table 1 Inulin-rich fractions and contents in different plants

1 有益功效

1.1 降血脂作用

血脂異常是導(dǎo)致全身動脈粥樣硬化、冠心病、腦卒中等的重要因素之一，是造成心腦血管疾病重要危險因素[12]。流行病學(xué)表明，目前患心腦血管病人數(shù)約2.9億，患病人數(shù)眾多，其死亡率也居首位，高于腫瘤及其他疾病，占居民疾病死亡構(gòu)成的40%以上[13]。高脂血癥是一種常見的疾病，其臨床表現(xiàn)為高膽固醇（total cholesterol，TC）血癥或高甘油三酯（triglyceride，TG）血癥，或二者兼有[14]。研究表明，長期服食含有菊粉的食品的動物或人可降低血清中的TG的含量[15-16]。在動物水平上，魯友均等[17]用菊粉飼養(yǎng)300日齡的尼克T（Nick T）粉殼蛋雞30 d，相較于空白組，0.1%菊粉組動物血清中低密度脂蛋白膽固醇（low density lipoprotein cholesterol，LDL-c）含量下降了16.23%。在另一項研究中，HUANG等[18]運用纖維蛋白-2與菊粉聯(lián)合治療高脂飼料（high fat diet，HFD）誘導(dǎo)的高血脂倉鼠，發(fā)現(xiàn)聯(lián)合組能顯著改善血清TC、TG、LDL-c和高密度脂蛋白膽固醇（high-density lipoprotein cholesterol，HDL-c）水平。這些都說明了菊粉在臨床前研究中表現(xiàn)出良好的降血脂活性。在進一步的臨床研究中，KIETSIRIROJE等[19]將240名18歲或以上并且基線LDL-c為130 g/L或更高的受試者納入雙盲隨機對照試驗研究中。將受試者隨機分配到研究組中，該研究組將患者分為添加植物甾醇組（2 g/d）的豆?jié){組、添加菊粉（10 g/d）的豆?jié){組和標準豆?jié){組。每2周測量一次脂質(zhì)譜，持續(xù)8周。在研究結(jié)束時，添加植物甾醇或者菊粉的研究組中LDL-c水平中位數(shù)從165 g/L顯著下降至150g/L（p＜0.001），標準豆?jié){組從 165 g/L 下降至 159 g/L（p=0.014），研究組的LDL-c降低程度較標準豆?jié){組更低（p＜0.001）。TC在研究組中也降低了6.60%，而標準豆?jié){組僅降低了1.76%（p＜0.001）。這些結(jié)果表明，每天食用含有2 g植物甾醇和10 g菊粉的豆?jié){比標準豆?jié){更能降低TC和LDL-c。關(guān)于其作用機制，YANG等[20]在研究中發(fā)現(xiàn)，菊粉降低了膽固醇從頭合成Srebf2和Hmgcr的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子的基因表達，并顯著增加了總膽汁酸和中性甾醇的糞便消除。以上研究說明菊粉有顯著的降血脂作用，并且機制與降低膽固醇從頭合成的關(guān)鍵基因有關(guān)。

1.2 抗糖尿病作用

2010年，中國國家疾病控制中心和中華醫(yī)學(xué)會內(nèi)分泌學(xué)分會調(diào)查了中國18歲以上人群糖尿病的患病情況，應(yīng)用世界衛(wèi)生組織（World Health Organization，WHO）1999年的診斷標準顯示糖尿病患病率為9.7%，再次證實我國可能已成為世界上糖尿病患病人數(shù)最多的國家[21]。糖尿病是一組以高血糖為特征的代謝性疾病。高血糖則是由于胰島素分泌缺陷或其生物作用受損，或兩者兼有引起。糖尿病時長期存在高血糖，導(dǎo)致各種組織，特別是眼、腎、心臟、血管、神經(jīng)的慢性損害、功能障礙[22]。

在一項臨床前研究中，NING等[23]給予Sprague-Dawley（SD）糖尿病大鼠不同劑量的菊苣菊粉8周，發(fā)現(xiàn)相對于模型組大鼠，給藥組大鼠的糖化血紅蛋白（glycated hemoglobin，GHb）、TC、TG 和非酯化脂肪酸（nonesterifiedfatty acid，NEFA）具有顯著下降，并且認為其機制似乎與抑制c-Jun氨基末端激酶（c-Jun N-terminal kinase，JNK）和絲裂原活化蛋白激酶（mitogenactivated protein kinase，MAPK）途徑有關(guān)。在另一項臨床前研究中LI等[24]用菊粉作為添加劑，飼養(yǎng)不同糖尿病階段的2型糖尿病小鼠，結(jié)果發(fā)現(xiàn)菊粉對各階段2型糖尿病均有治療作用，并且認為其作用機制與抑制炎癥因子白介素-6（interleukin-6，IL-6），腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α），白介素-17（interleukin 17，IL-17）和調(diào)節(jié)腸道微生物群有關(guān)。

在臨床前動物實驗的基礎(chǔ)上，王盼等[25]又進一步在臨床糖尿病患者里開展了更深入的研究，驗證菊粉對2型糖尿病患者血糖控制和血脂代謝的影響，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過菊粉益生元營養(yǎng)強化干預(yù)后，主要療效指標GHb和次要指標空腹葡萄糖（fasting blood glucose，F(xiàn)BG）、餐后2小時血糖（2-hour postprandial blood glucose，2hPG）、TC、TG、LDL-c、體質(zhì)指數(shù)（body mass index，BMI）、血壓（blood pressure，BP）與試驗前和觀察期第4周時比較顯著降低，差異有統(tǒng)計學(xué)意義。在另一項臨床研究中，也驗證了該臨床試驗結(jié)果。Dehghan P等[26]將49名2型糖尿病患者隨機分成對照組和菊粉10 g/d干預(yù)組，治療持續(xù) 8周，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn) FBG、GHb、TC、TG、LDL-c、LDL-c與HDL-c之比和TC與HDL-之比分別下降 8.50%、10.40%、12.90%、23.60%、35.30%、16.25%和25.20%，HDL-c增加19.90%，而對照組參數(shù)的變化不明顯。結(jié)果顯示，不但在臨床前試驗菊粉有良好抗糖尿病作用，在臨床患者中菊粉也顯示著良好抗糖尿病活性，其作用機制與抑制脂代謝相關(guān)基因的表達與炎癥因子的釋放和調(diào)節(jié)腸道菌群豐度等多種因素有關(guān)。

1.3 調(diào)節(jié)腸道微生物菌群平衡

腸道微生態(tài)環(huán)境中生存著100萬億微生物,包括細菌、真菌、病毒、原蟲等，主要為細菌,有10余種，稱為腸道菌群[27]。腸道微生態(tài)平衡時，可以保持宿主的正常生理功能，如營養(yǎng)、免疫、消化等。腸道菌群的平衡被打破，人體就會出現(xiàn)腹瀉、便秘、消化不良等癥狀。腸道菌群平衡被打破，結(jié)果就是健康的受損[28]。對腸道菌群失衡的患者，可以直接補充雙歧桿菌[29]，或者補充膳食纖維[30]，以恢復(fù)腸道菌群平衡。劉冰[31]選擇C57/BL小鼠20只，雌雄各半，按1∶1比例、隨機對照原則分為高聚合度菊粉組和低聚合度菊粉組。采集小鼠食用菊粉前后的糞便，提取細菌總DNA，應(yīng)用Illumina-MiSeq高通量測序平臺對總DNA對應(yīng)的16S rRNA基因V3～V4高變區(qū)進行測序，然后進行Alpha多樣性、Beta多樣性及微生物群落組成差異的分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在小鼠菊粉干預(yù)實驗中，KEGG第二等級的功能類群發(fā)生變化，這些基因功能的改變提示：菊粉可以改善小鼠菌群的組成，增加益生效應(yīng)。在進一步的研究中，朱立猛[32]基于Illumina Hiseq PE250的測序平臺，采用16S rRNA V4和V5高變區(qū)高通量測序的技術(shù)手段，全面深入分析5%的短鏈菊粉添加對肥胖小鼠腸道菌群的影響。研究結(jié)果顯示，高脂飲食誘導(dǎo)產(chǎn)生的肥胖小鼠體內(nèi)厚壁菌門/擬桿菌屬（Firmicutes/Bacteroides）的比例顯著上升，Bacteroidales S24-7 group和瘤胃菌科（Ruminococcaceae）等丁酸鹽產(chǎn)生菌的相對豐度顯著下降，大腸桿菌志賀菌（Escherichia-Shigella），副桿菌屬（Parabacteroides）和Bacteroides等革蘭氏陰性條件致病菌的相對豐度顯著增加。而短鏈菊粉的攝入，能夠顯著降低Firmicutes/Bacteroides的比例。該項研究證明菊粉能促進腸道內(nèi)益生菌相對豐度顯著增加，同時能夠減少條件致病菌的數(shù)量。作者認為其機制是短鏈菊粉在腸道內(nèi)的發(fā)酵產(chǎn)物短鏈脂肪酸（short chain fatty acids，SCFAs）可以降低腸道微環(huán)境的pH值，抑制有害菌的增殖，從而增加腸道內(nèi)益生菌的相對豐度。該研究進一步證明了菊粉可以改善小鼠菌群的組成，增加益生效應(yīng)，并且闡述了其可能的作用機制。

REIMER等[33]在臨床前研究的基礎(chǔ)上，進行了一項隨機、雙盲臨床研究。將125名成人患有超重/肥胖的患者被隨機分配為：（1）對照組；（2）菊粉型果聚糖（inulin-type fructan，ITF）組;（3）乳清蛋白組；（4）ITF+乳清蛋白組。研究結(jié)果顯示從0到12周，ITF和ITF+乳清蛋白組雙歧桿菌菌落總數(shù)顯著增加，但是乳清蛋白組中雙歧桿菌菌落總數(shù)并未顯著增加，試驗結(jié)果提示，雙歧桿菌菌落總數(shù)的顯著增加是由菊粉所引起的，說明菊粉型果聚糖可以影響人體內(nèi)腸道微生物群的變化。

以上的研究表明：菊粉不但在動物水平上顯示出較好的調(diào)節(jié)腸道菌群的活性，在人體內(nèi)也顯示出很好的效果。并且其作用機制可能與菊粉在腸道內(nèi)的發(fā)酵產(chǎn)物SCFAs可以降低腸道微環(huán)境的pH值，抑制有害菌的增殖，從而增加腸道內(nèi)益生菌的相對豐度有關(guān)。

1.4 抗炎和抗結(jié)直腸癌作用

結(jié)直腸癌（colorectal cancer，CRC）是中國癌癥發(fā)病率和死亡率的主要原因之一。它是中國第五大常見腫瘤和第五大癌癥相關(guān)死亡原因，預(yù)計近20年間，中國CRC的發(fā)病率會增加66.83%[34]。以往流行病學(xué)和腫瘤分子生物學(xué)研究表明，炎癥和結(jié)直腸癌發(fā)病之間存在密切的聯(lián)系。炎癥可以通過產(chǎn)生自由基，釋放細胞因子和趨化因子，誘導(dǎo)細胞增生，損傷DNA，刺激血管生成而促進腫瘤生長[35]，而服用菊粉可以預(yù)防結(jié)腸癌[36]。Rivera-Huerta M等[37]用菊粉治療硫酸葡聚糖鈉誘導(dǎo)的結(jié)腸炎和結(jié)腸癌模型小鼠，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這些果聚糖降低了腫瘤壞死因子α（tumor necrosis factor α，TNF-α）的濃度，并防止了腸息肉的形成、絨毛萎縮和淋巴樣增生，這提示菊粉具有潛在的抗癌特性和抗炎作用。菊粉的抗癌特性和抗炎活性在另一項研究中得到證實。HIJOVá等[38]在研究中采用菊粉治療二甲基肼（1，2-dimethylhydrazine dihydrochloride，DMH）導(dǎo)致的SD大鼠結(jié)腸癌模型，治療時間28周，結(jié)果顯示菊粉顯著降低大腸桿菌菌群數(shù)，增加乳酸桿菌計數(shù)，降低β-葡萄糖醛酸酶活性。菊粉同時也抑制了由DMH導(dǎo)致的丁酸和丙酸濃度降低，從而降低了DMH的毒性，顯示了菊粉抗癌和抗炎的活性。同時認為其抗癌潛能可能與菊粉的抗炎活性有關(guān)，菊粉能降低結(jié)腸黏膜和黏膜下層中環(huán)氧化酶-2（cyclooxygenase-2，COX-2）和核因子 κB（nuclear factor κB，NF-κB）陽性細胞的數(shù)量，也能使白細胞介素-2（interleukin-2，IL-2）、TNF-α 和白細胞介素-10（interleukin-10，IL-10）的表達減少。這項為期28周的研究提示菊粉的抗癌和抗炎活性。

以上的研究表明：菊粉可以通過降低結(jié)腸黏膜和黏膜下層中的炎性細胞和一些炎性因子例如NF-κB、TNF-α等的表達，阻斷結(jié)直腸癌的發(fā)展，顯示出良好的抗結(jié)直腸癌的活性。

1.5 保肝作用

肝臟是人體最大的代謝中樞[39]，具有進行物質(zhì)代謝、分泌消化液、解毒、免疫、凝血等作用[40]。當肝臟發(fā)生疾病時，肝臟的各種功能就會受到影響，嚴重時甚至?xí)＜吧ＥR床上服用一些保肝劑可以預(yù)防或者減輕肝損傷[41]。在一項研究中，LIU等[42]研究菊粉和兒茶素接枝菊粉（兒茶素-g-菊粉）對小鼠四氯化碳（carbon tetrachloride，CCl4）誘導(dǎo)的急性肝損傷的保肝作用，結(jié)果表明，菊粉和兒茶素-g-菊粉對超氧自由基、羥自由基和過氧化氫（hydrogen peroxide，H2O2）具有中度清除活性，并具有抑制脂質(zhì)過氧化作用。與CCl4處理組相比，使用菊粉和兒茶素-g-菊粉可以顯著降低血清谷草轉(zhuǎn)氨酶（aspartate aminotransferase，AST）、谷丙轉(zhuǎn)氨酶（alanine aminotransferase，ALT）和堿性磷酸酶（alkaline phosphatase，ALP）的水平。此外，菊粉和兒茶素-g-菊粉能顯著提高肝臟超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、過氧化氫酶（catalase from micrococcus lysodeiktic，CAT）、谷胱甘肽過氧化物酶（glutathione peroxidase，GSH-Px）、谷胱甘肽還原酶（glutathione reductase，GR）的活性以及增加谷胱甘肽（glutathione，GSH）的含量。研究結(jié)果表明，菊粉具有強大的抗氧化活性，對CCl4誘導(dǎo)的急性肝損傷具有潛在的保護作用。KALANTARI等[43]將48只雄性小鼠隨機分成6組。小鼠用菊粉（100、200、400 mg/kg）預(yù)處理連續(xù) 9 d（口服），并在第7天至第9天接受甲氨蝶呤（methotrexate，MTX）10 mg/kg，腹腔注射。實驗結(jié)束時，收集小鼠的血液和肝臟，觀察肝臟的病理學(xué)變化，測試血清中氧化應(yīng)激生物標志物水平，測試小鼠肝臟中凋亡因子如B淋巴細胞瘤-2基因（B-cell lymphoma-2，Bcl-2），半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-3（Caspase-3）和miR-122的表達水平。結(jié)果表明，MTX給藥誘導(dǎo)了小鼠血清中炎性因子水平顯著提高，同時誘導(dǎo)出明顯的肝損傷癥狀。此外，與對照組相比，Bcl-2表達減少，Caspase-3活性和miR-122表達增加。相反，菊粉預(yù)處理明顯改善了由MTX誘導(dǎo)的這些變化。這些證據(jù)證明了菊粉對于藥物性肝損傷具有很好的保護作用，這可能是菊粉通過調(diào)節(jié)細胞凋亡和氧化應(yīng)激因子來介導(dǎo)的。

以上的研究證明了菊粉有良好的肝臟保護作用，其機制可能是菊粉能減少Bcl-2和miR-122的表達以及降低Caspase-3的活性。

1.6 抗便秘作用

便秘是一種以質(zhì)地堅硬，排便困難為特征的腸胃疾病。世界上約2%～20%的人患有便秘。便秘被認為與一些危及生命的疾病相關(guān)，如癌癥、糖尿病、和阿爾茨海默病等。人們普遍認為膳食纖維有可能預(yù)防便秘，并且相較于傳統(tǒng)瀉藥，膳食纖維表現(xiàn)出較少的副作用[44]。MICKA等[45]在一項隨機雙盲臨床實驗中，對患者給以持續(xù)4周，每天3次，每次4 g的菊粉或者麥芽糖糊精（安慰劑）進行治療，結(jié)果顯示44名患有便秘的患者與安慰劑相比，菊粉顯著增加了大便次數(shù)。這些結(jié)果提示：服用菊粉可能能夠改善便秘。在另一個臨床研究中，這種猜想得到了證實，張平等[46]通過對召集的50名不同程度便秘患者進行60 d的水溶性纖維素菊粉治療，結(jié)果顯示菊粉水溶性膳食纖維對90%的便秘患者有明顯的改善作用，說明菊粉對慢性便秘有顯著作用。基于前期的研究基礎(chǔ)，COLLADO等[47]對PubMed，ScieLo和 Central Trials Register Cochrane數(shù)據(jù)庫的1995～2013年期間的文獻檢索（關(guān)鍵詞：菊粉&便秘）進行了隨機對照臨床試驗的薈萃分析。共發(fā)現(xiàn)24篇文章，其中5篇被選中用于薈萃分析，涉及252名受試者（實驗組：n=144，對照組：n=108）。使用 Jadad量表評估研究質(zhì)量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)菊粉對大便頻率、大便稠度、運輸時間和糞便硬度有顯著影響，菊粉攝入量對腸功能有積極作用。關(guān)于其作用機制，VANDEPUTTE等[48]在一項雙盲、隨機、交叉干預(yù)研究中，對收集的糞便樣本進行了分析，該研究旨在評估食用菊粉對健康成人輕度便秘的糞便頻率的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)雖然食用菊粉沒有顯著改變糞便代謝物譜，但確實檢測到對全球微生物群組成的適度影響，并且明確了菊粉能誘導(dǎo)一些厭氧菌和雙歧桿菌的相對豐度變化。實驗發(fā)現(xiàn)食用菊粉后會出現(xiàn)Bilophila豐度的下降，并且出現(xiàn)較軟的糞便的有利變化。因此認為菊粉改善便秘是因為可以對結(jié)腸微生物群影響的生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生影響，這種作用與3個屬特異性菌群相關(guān)，其中一個屬（Bilophila）有希望作為便秘癥的新靶點。

通過以上研究顯示菊粉確實能改善便秘，能增加大便頻率、改善大便稠度，縮短大便運輸時間和減低糞便硬度。

1.7 抗抑郁作用

抑郁癥是一種情緒障礙綜合征，通常包括失去興趣、焦慮、睡眠障礙、食欲不振、缺乏精力和自殺念頭。本病具有患病率高、復(fù)發(fā)率高、高致殘、高醫(yī)療成本等特點[49]。而外界的壓力是抑郁癥的主要誘因[50]，這些壓力通常很難釋放，并且可能影響人們的日常生活。在最糟糕的情況下，它可能導(dǎo)致患者自殺[51]，嚴重危害患者生命安全。近年來有報導(dǎo)指出菊粉等果聚糖具有潛在的抗抑郁的作用。AN等[52]評估從雪蓮果中提取的菊粉型低聚糖在抑郁行為模型中的抗抑郁作用，包括尾部懸吊實驗（tail suspension test，TST）和強迫游泳實驗（forced swimming test，F(xiàn)ST），用于確定急性給藥的抗抑郁效果。此外，為了進一步研究慢性給藥的抗抑郁作用，該課題組還進行了大鼠學(xué)習(xí)無助（learned helplessness，LH）實驗，結(jié)果表明（25、50、100 mg/kg，口服）處理以U形，劑量依賴性方式顯著降低了小鼠TST和FST的不動時間，并且對運動活性沒有顯示出刺激作用。此外，亞慢性給藥（25、50、100 mg/kg，口服）治療顯著逆轉(zhuǎn)了LH大鼠的逃避缺陷，包括逃避失敗次數(shù)增加和逃避潛伏期延長。這些發(fā)現(xiàn)表明從雪蓮果中提取的菊粉型寡糖具有抗抑郁的活性。LI等[53]在基于前期研究的基礎(chǔ)上，進一步在細胞水平上研究了菊粉的抗抑郁機制。在研究中，將高濃度皮質(zhì)酮（corticosterone，Cort）0.2 mmol/L與PC12細胞一起孵育以模擬抑郁癥患者腦神經(jīng)元的病變狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)從巴戟天提取的菊粉型寡糖，菊粉型六糖（inulin hexose，IHS）劑量 0.625、1.25 μmol/L 或地昔帕明（desipramine，DIM）0.25、1 μmol/L能夠保護PC12細胞免受Cort誘導(dǎo)的損傷，表現(xiàn)為抑制了細胞內(nèi)Ca2+過載。同時運用逆轉(zhuǎn)錄-聚合酶鏈反應(yīng)（reverse transcription polymerase chain reaction,RT-PCR）技術(shù)，用Cort 0.1 mmol/L處理48 h降低PC12細胞中的神經(jīng)生長因子（nerve growth factor，NGF）mRNA 水平，而 IHS 5、10 μmol/L 逆轉(zhuǎn)了這種變化。總之，IHS減弱細胞內(nèi)Ca2+過載，從而上調(diào)Cort處理的PC12細胞中的NGF mRNA表達，這可能是其作用機制之一。

以上研究表明菊粉不僅在細胞水平上顯示出良好的抗抑郁活性，在動物水平上也具有良好活性，并且其作用機制可能與減弱細胞內(nèi)Ca2+過載，上調(diào)NGF mRNA水平有關(guān)。

1.8 促進礦物質(zhì)吸收

礦物質(zhì)是人體必需的元素，和維生素一樣，礦物質(zhì)是無法自身產(chǎn)生、合成的[54]，特別是鈣、鎂等成骨元素在人體內(nèi)發(fā)揮著極其重要的作用，如果缺乏這些物質(zhì),就會影響體內(nèi)物質(zhì)交換和代謝，從而導(dǎo)致多種疾病[55]。ABRAMS等[56]評估了青少年補充菊粉型果聚糖8周和1年后對鈣吸收和骨礦物質(zhì)增加的影響，發(fā)現(xiàn)在8周時，果聚糖組的鈣吸收顯著高于對照組（8.5±1.6）%；發(fā)現(xiàn)在1年時，果聚糖組的鈣吸收顯著高于對照組（5.9±2.8）%。以上數(shù)據(jù)顯示：短期補充菊粉（服用8周以上）和長期補充菊粉（服用1年）均能顯著促進鈣吸收，并增加骨礦物質(zhì)，實驗結(jié)果提示：服用菊粉可能會起到預(yù)防骨質(zhì)疏松癥的作用。這一推測隨后也得到了相關(guān)的實驗驗證。RASCHKA等[57]在一項研究中用添加10%菊粉的飼料飼養(yǎng)未成年雄性大鼠15 d，研究結(jié)果證明，菊粉型果聚糖確實能增加礦物質(zhì)如鈣、鎂在骨骼中的吸收、保留和積累。同時認為菊粉能促進礦物質(zhì)吸收的原因在于菊粉在腸道內(nèi)發(fā)酵所產(chǎn)生的酸能降低結(jié)腸的pH值1～2個單位,這會使許多礦物質(zhì)的溶解度、生物利用度得以提高，而且短鏈脂肪酸特別是丁酸能刺激結(jié)腸黏膜細胞的生長,從而提高腸黏膜的吸收能力，可起到預(yù)防、治療骨質(zhì)疏松癥的作用。有研究發(fā)現(xiàn)菊粉不僅能促進鈣、鎂的吸收，還能促進微量元素鋅、銅的吸收。在COUDRAY等[58]的研究當中，將 4個不同年齡段（2、5、10、20個月）的雄性 Wistar大鼠（n=80）隨機分配到對照組或菊粉組，在前4 d，菊粉組給予添加3.75%菊粉的飼料，然后在剩余的實驗周期給予添加7.5%菊粉的飼料，收集小鼠糞便，通過糞便，使用Zn67和Cu65同位素監(jiān)測鋅、銅元素的吸收。結(jié)果顯示菊粉攝入量顯著增加Zn67和Cu65的吸收。這一結(jié)果直接證明了菊粉攝入量可顯著影響大鼠腸道對鋅和銅的吸收。

以上的研究結(jié)果表明，攝入菊粉確實可以增加鈣、鎂、鋅、銅等微量元素的吸收，并且其機制可能與菊粉能降低結(jié)腸pH值，從而增加微量元素的溶解度，提高微量元素生物利用度有關(guān)。

1.9 佐劑效力

佐劑是非特異性免疫增強劑，當與抗原一起注射或預(yù)先注入機體時，可增強機體對抗原的免疫應(yīng)答或改變免疫應(yīng)答類型[59]。人們一直需要新的佐劑來促進艾滋病毒、結(jié)核病、瘧疾和癌癥等疫苗的開發(fā)。然而，最有效的佐劑通常具有毒性或安全性等一系列問題。菊粉是植物來源的多糖，其天然可溶的構(gòu)型沒有免疫活性，但是菊粉形成不溶于水的構(gòu)型——δ構(gòu)型菊粉時，獲得有效的佐劑活性[60-61]。已有研究報道δ菊粉可增強病毒、細菌、寄生蟲和毒素抗原的體液和細胞免疫應(yīng)答。其機制在于δ菊粉可以形成直徑約2 μm的陽離子顆粒，當δ菊粉與CysVac2抗原一起進行皮下或肌肉內(nèi)注射給藥時，可誘導(dǎo)CD4+T細胞產(chǎn)生免疫反應(yīng)并抵抗結(jié)核分枝桿菌攻擊。在其免疫學(xué)作用中，δ菊粉可以誘導(dǎo)強烈的趨化作用，使白細胞募集到疫苗接種部位，刺激對共同注射的抗原產(chǎn)生廣泛的免疫反應(yīng)，并且安全性良好[62]。目前，已經(jīng)生產(chǎn)出了符合動態(tài)藥品生產(chǎn)管理規(guī)范的以δ菊粉為原料的AdvaxTM佐劑[63]。AdvaxTM佐劑是一種新型佐劑，它的誕生對于佐劑的開發(fā)具有很好的啟示作用，能給研究者帶來新的思路。

2 安全性問題

可溶性膳食纖維可以通過腸道細菌發(fā)酵成短鏈脂肪酸（short-chain fatty acid，SCFAs），SCFAs被認為可以改善代謝綜合征，對人體的健康起到一定的益處，因此可溶性膳食纖維被認為是一種“益生元”[64]。然而，SINGH等[65]研究將可溶性膳食纖維菊粉添加到飲食中，長期食用會誘導(dǎo)黃疸型肝細胞癌（hepato cellular carcinoma，HCC）的發(fā)生。這種HCC具有微生物群依賴性，并且在多種存在益生菌的小鼠品系中觀察到這種HCC，但在無菌或者經(jīng)過抗生素處理的小鼠中未觀察到此種現(xiàn)象。此外，在給予添加了菊粉的高脂飲食的野生型小鼠中，也發(fā)現(xiàn)該種飼料能誘導(dǎo)腸道菌群生態(tài)失調(diào)和HCC這種現(xiàn)象。作者進一步研究認為，菊粉是通過膽汁淤積，從而引起肝細胞死亡，繼而引起炎癥發(fā)生，最終發(fā)展成HCC。并且發(fā)現(xiàn)，抑制腸細菌發(fā)酵成SCFAs，可以成功預(yù)防HCC的發(fā)生；用消膽胺干預(yù)，防止膽汁酸的重吸收也可以對這種HCC產(chǎn)生預(yù)防作用。但是目前關(guān)于其分子水平的機制尚不清楚，該團隊正在進行研究。這項研究表明，盡管菊粉有多重有益健康的生物活性，但人們應(yīng)該謹慎地選擇含有菊粉及可發(fā)酵纖維的食物，因為它在一些特定的人群中有增加HCC的潛在風(fēng)險。

3 結(jié)語

隨著生活水平的提高，人們對健康飲食的需求日益迫切。常年攝入高脂肪、低纖維的不健康飲食，會促使腸道有害菌的產(chǎn)生，抑制有益菌的增殖，破壞腸道微環(huán)境的平衡，引起多種疾病。菊粉是一種具有多種生物學(xué)功能、來源廣泛、制造工藝簡單的膳食纖維，且其在調(diào)節(jié)腸道菌群方面具有顯著功效，因此菊粉在調(diào)節(jié)腸道菌群功能性食品領(lǐng)域具有巨大的市場潛力。但是，隨著菊粉在功能食品中應(yīng)用范圍日益加大，也有報道提出菊粉在特定條件下有增加患肝癌的風(fēng)險。未來應(yīng)該要繼續(xù)加大對菊粉安全性的研究，制定出符合食品安全的用量標準，使菊粉在安全標準下能得到更廣泛的應(yīng)用。