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文献ID： 标题：Feeding the microbiota: transducer of nutrient signals for the host 发表期刊：Gut 影响因子：16.658 年份：2017 发表作者及单位：FergusShanahan ,University College Cork 关键词：信号转导，个体化营养,代谢产物 配方食品  导读：
 肠道微生物起到宿主营养信号转导的作用，食物与饮食习惯塑造了早期生命阶段肠道微生物的组成。本文综述了近期营养学临床研究相关进展，可能对与现代营养评估方法与未来食品设计产生革命性影响。 1.饮食-微生物-宿主的相互作用 我们人体自身的免疫、代谢、神经内分泌系统与环境因素能做出反应，同时也塑造了独特的肠道微生物的组成，饮食及营养信号极大地影响这肠道微生物的组成。 饮食-微生物-宿主相互作用的复杂性与交叉互联性 膳食脂肪刺激了胆汁酸经过肝肠循环释放到消化道，初级胆汁酸经过解离与转化形成次级胆汁酸，改变来自宿主抗菌成分的表达与产生可以影响肠道菌群组成。如再生胰岛素衍生蛋白3γ（RegIIIγ），对肠粘膜屏障功能与炎性小体活性有影响。胆汁酸信号转导通过表面受体TGR5与核受体FXR调控下游肠道运动性与分泌功能，胆汁酸盐与肠道中一些菌如Akkermansia能上调RegIIIγ，而高脂饮食降低RegIIIγ水平。此外，饮食来源的短链脂肪酸SCFAs影响范围更大，不仅为结肠上皮细胞提供能量，还能与宿主的代谢产物如胆汁酸、激素（胰高血糖素样肽YY）发生相互作用，同时对脑-肠轴、神经内分泌系统及肝脏、外周组织代谢产生多重影响。不过一些研究认为乙酸可能存在剂量依赖性的，乙酸过多会导致宿主肥胖与代谢性疾病的发生。 2.特定微生物代谢产物与健康与疾病的关联 肠道菌是维生素K、叶酸、硫胺素（维生素B）等的来源。色氨酸是重要的饮食来源氨基酸，经肠道菌代谢成吲哚，作为芳香烃受体（AHR），促使免疫细胞产生IL-22，对肠道炎症有保护作用，此通路的损害与Card9基因的缺失有关，并导致IBS的遗传易感性。核黄素（维生素B2）的产生也是营养、微生物与宿主免疫综合作用的结果，使得粘膜有关T细胞保护宿主不受病原菌的影响。 与饮食有关的某些代谢产物与疾病的风险因素也有关，如草酸，会提高肾结石风险，有意思的是草酸能被Oxalobacterformigenes与很多Lactobacillus菌降解。 肠道菌胆碱代谢产物TMA经肝脏氧化成的TMAO与动脉粥样硬化的病程进展有关，涉及到多种机制，其中包括改变甾醇与胆汁酸代谢与巨噬细胞的激活。TMA有肠道微生物产生，还有些肠道菌（如产甲烷菌archealmethanogens）则能够消除TMA。此外，革兰氏阴细菌细胞壁成分LPS，高脂饮食有关的炎症风险以及肥胖有关的代谢紊乱包括糖尿病（代谢性内毒素血症）均与LPS有关。 3.新生儿肠道微生物 人体母乳成分包含重要的营养素、免疫保护分子如IgA,乳铁蛋白、防御素-1、溶解酵素、复杂的脂类与共轭聚糖。而母乳多糖HMOs，是游离寡糖，有助于新生儿肠道及肠道微生物的发育成熟。母乳成分结构复杂，由于半乳糖、葡萄糖、n-乙酰葡糖胺、岩藻糖、N-乙酰神经氨酸五个主要组分聚合与组装程度不同，这就导致已知的HMO结构就超过100种。HMOs能够抵抗胃酸与消化酶的降解作用，吸收较少，作为新生儿肠道菌群发育的底物。HMOs在一定程度上决定了母乳喂养的新生儿肠道菌群中Bifidobacterium属的优势地位。母亲HMOs中岩藻糖基化减轻，导致Se/Le基因下调，影响到新生儿肠道菌中bifidobacterial的组成。 4.营养不良情况下的肠道菌群 营养不良会导致认知障碍、感染性疾病风险的增加，肠道菌群发育也不成熟。无菌小鼠粪菌移植实验表明：饮食是肠道菌群发育不成熟与大脑损伤、免疫与代谢发育不完善的因素之一。肠道菌与体重的增加有关，限制营养不良有关菌的活性有助于氨基酸的利用、能量消耗以及减肥。 营养不良情况下肠道菌群 研究发现将健康儿童的菌群移植到幼鼠中，即使用营养缺陷型饮食喂养，小鼠生长依然正常。而移植发育不良儿童肠道菌到小鼠体内，导就会致生长发育迟缓，在初次定制时移植特定菌株或者补充母乳寡糖，则发现小鼠生长正常。 5.营养过剩情况下的肠道菌群 营养过剩时，能量被储存为脂肪，可能导致肥胖。但能量摄取率关联到免疫、代谢以及微生物信号转导，受宿主遗传、环境因素、生活方式等影响。 营养过剩情况下肠道微生物组成 将肥胖与偏瘦人的菌群分别移植到无菌小鼠中，反映除菌群对宿主体重与代谢的影响。人与人之间粪便移植说明了偏瘦捐献者的肠道菌群能够改进肥胖受体胰岛素敏感性。 肠道微生物基因（丰度）与代谢相关markers正相关，而肥胖与胰岛素耐受肠道微生物基因数目较低。Prevotellacopri 与Bacteroidesvulgatus与支链脂肪酸的生物合成与胰岛素耐受有关。偏瘦个体菌群移植到肥胖个体内，在短时期内会改善糖耐量。改变肠道菌群是减肥简单而有效的策略方式，相反的，有些菌如Akkermansia muciniphila与人和鼠类在肥胖与胰岛素耐受上是负相关的。 6．饮食多样性 饮食结构单一会导致肠道微生物多样性降低，与炎症反应与的marker增多有关。 多元化饮食 肠道中，饮食多样性与微生物多样性相关，单一饮食（卡路里与能量充足）的老年人常常肠道微生物多样性较低。关键微生物的缺失会增加疾病风险，Clostridium difficile.的增长敏感性高。 健康人高纤维饮食能改善糖耐量，且Prevotella/Bacteroides比率更高。因此饮食应该个性化，可以基于微生物组biomarker作为营养评价的标记与诊断策略。 7.食品添加剂 人造甜味剂虽然卡路里低，但对菌群也有影响，可能会导致葡萄糖耐受。动物实验表明：乳化剂会扰乱肠道黏液，提高黏膜渗透率，进而改变肠道菌群的组成（Bacteroidales减少，Ruminococcus gnavus以及其他粘液菌增多），最终导致低程度的炎症反应，体重增加，产生代谢综合征，研究者认为乳化剂会使结肠功能恶化，临床表现出结肠相关的致癌性。 8.个性化营养 肠道菌对饮食的响应可以作为个性化营养的biomarker,引用机器学习算法，整合菌群组成与相关生理检测、生活习惯、代谢情况、营养指标预测个体对饮食的利用情况，并进行相应的饮食调整。 9.健康的饮食、生活方式 地中海饮食：对健康有益，在肠道菌与宿主代谢组等多个方面得到证实。 健康的生活方式：饮食多样化、限制加工食品的使用、避免长时间节食、食用足够膳食纤维、养成锻炼习惯。 （向上滑动查看内容） 亲爱的读者： 感谢您的支持！微生命公众号将诚邀您在本平台发表和介绍国内外中医药与肠道菌群有关的科研成果与前沿文献解读。 |
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