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研究表明，西方饮食与胆汁酸谱失调有关，这可能有助于慢性炎症性疾病的发展，例如II型糖尿病 (T2D) 和结肠癌，并且可能通过膳食纤维补充剂得到缓解。 西方饮食的另外一个特征是高脂，高脂饮食显著增加肠腔和血清中的胆汁酸水平，并改变胆汁酸的分布，包括不均衡地增加初级胆汁酸和次级胆汁酸的水平，其中 牛黄-β-鼠胆酸（TβMCA）、β-鼠胆酸（βMCA）、脱氧胆酸（DCA） 和ω-鼠胆酸（ ωMCA） 的水平在高脂饮食后显著增加。 人的肠道内存在着数以亿计的微生物，包括细菌、真菌、病毒等，这些微生物已经被证实能够通过多种方式参与的宿主的代谢中，可以在改善代谢疾病的过程中发挥重要作用。 什么是 胆 汁酸？ 初级胆汁酸（Primary bile acids）是类固醇化合物，由肝脏中的胆固醇合成。 初级胆酸与牛磺酸或甘氨酸结合，并以牛磺胆酸或甘氨胆酸和牛磺鹅去氧胆酸的形式分泌到小肠中。 在肠道内，由肠道微生物通过胆汁酸盐水解酶（BSH）转化为次级胆汁酸，包括脱氧胆酸、石胆酸、β-鼠胆酸、猪胆酸（hyocholic acid ，HCA)、猪脱氧胆酸（hyocholic acid， HDCA) 和 鼠脱氧胆酸（murideoxycholic acid ，MDCA)等，其中脱氧胆酸和石胆酸是肠道微生物最丰富的代谢物。 胆汁酸（Bile acid，BA）通过激活特定的受体改变代谢，包括G蛋白偶联胆汁酸受体 （GBPAR1 或 TGR5）和法尼醇 X 受体（Farnesoid X receptor，FXR），有助于调节能量消耗和葡萄糖代谢。 G蛋白偶联胆汁酸受体在肠道稳态中发挥重要的作用，已被证明参与体内多种代谢过程，包括糖代谢，脂代谢，能量代谢等。 此外，G蛋白偶联胆汁酸受体的激动剂已被证明能抑制肥胖、II型糖尿病、脂肪肝、高脂血症、动脉粥样硬化等代谢相关疾病。 肠道 法尼醇 X 受体的激活可诱导成纤维细胞生长因子 15 （FGF15）的表达，抑制肝脏中胆固醇 7α -羟化酶（CYP7A1）的表达。 胆固醇 7α -羟化酶是胆汁酸合成的限速步骤，通过肠道-微生物-肝脏反馈回路导致胆汁酸水平下降。 胆汁酸 与 膳食纤维 膳食纤维是特定细菌必不可少的营养来源，有助于维持肠道微生物群的功能、丰富度和稳定性。 这些复合碳水化合物通过产生细菌代谢物来促进宿主健康，比如短链脂肪酸（SCFAs）。可溶性膳食纤维，如低聚果糖 (oligofructose，OFS，也有使用FOS简称)，通过产生短链脂肪酸有助于预防肥胖和II型糖尿病发展。 此外，低聚果糖补充剂增加了特定细菌属的丰度，例如双歧杆菌（Bifidobacterium），这可能会影响其他细菌代谢物的产生，包括胆汁酸。 尽管胆汁酸成分会受到饮食特别是膳食纤维的影响，但尚不清楚 低聚果糖是否通过改变肠道微生物群转化胆汁酸的能力来促进西式饮食模式下宿主代谢的改善。 低聚果糖 改 变糖代谢 2022年6月，在国际知名期刊《Gut》上发表了一篇文章，研究了可溶性膳食纤维低聚果糖（OFS ）是否通过改变肠道胆汁酸成分来调节宿主体重和葡萄糖代谢。 研究发现补充 低聚果糖（OFS ）通过改变肠道微生物群组成影响细菌对胆汁酸的转化能留，进而通过调节 TGR5受体来实现控制体重增加和改善葡萄糖代谢。  为了研究 低聚果糖（OFS）或纤维素是否影响胆汁酸代谢，研究人员依据食物的不同，喂养4组雄性 C57BL/6J 小鼠8周： 1、正常饲料（Chow）组。 2、西式饮食 (western-style diet，WSD)组。 3、西式饮食补充了10% 纤维素 (西式饮食-纤维素，WSD-Cell) 组。 4、西式饮食补充了10% 低聚果糖(西式饮食-低聚果糖，WSD-OFS)组。 结果显示，在西式饮食饮食下盲肠胆汁酸谱发生了明显的改变，并且喂食 西式饮食（单独和补充膳食纤维时）小鼠的总胆汁酸水平高于饲料喂养的小鼠。 与饲料喂养的小鼠相比，喂食 西式饮食的小鼠盲肠中次级胆汁酸的总水平降低，但在喂食 西式饮食-低聚果糖（WSD-OFS）组的小鼠中未观察到这种降低。  图1 | 补充OFS后，小鼠胆汁酸的变化 与西式饮食组相比，西式饮食-低聚果糖（WSD-OFS）组小鼠的次级胆汁酸水平升高主要是由于 6α-羟基化胆汁酸水平较高，例如 ω-鼠胆酸、猪胆酸和 猪脱氧胆酸，而前体 牛黄-β-鼠胆酸和 β-鼠胆酸 水平降低。 这与 西式饮食-低聚果糖喂养富集的几个细菌属的丰度有关。 添加低聚果糖后，在门水平上改变了肠道微生物群的组成：放线菌和疣微菌的丰度增加，分别由双歧杆菌（Bifidobacterium）和阿克曼氏菌属（Akkermansia）的丰度增加导致。 西式饮食-低聚果糖（WSD-OFS） 组， Parasutterella、Butyricicoccus、Muribaculum和Christensenella等菌属高于西式饮食组。 在西式饮食-低聚果糖（WSD-OFS）组的小鼠中，与代谢疾病相关的嗜胆菌属（Bilophila） 和 Mucispirillum降低到在饲料喂养的水平。 毛螺菌科（Lachnospiraceae）、普雷沃菌科（Prevotellaceae）、Muribaculaceae、伯克霍尔德菌科（Burkholderiaceae）、双歧杆菌科（Bifidobacteriaceae）和瘤胃球菌科（Ruminococcaceae）的细菌丰度与盲肠猪去氧胆酸水平之间存在强正相关性。 此外，与盲肠β-鼠胆酸水平呈负相关的细菌，也与体重增加和脂肪组织重量呈负相关。 相比之下，一些细菌与盲肠猪脱氧胆酸的丰度呈负相关，与盲肠β-鼠胆酸呈正相关，例如 嗜胆菌属（Bilophila）、Alistipes和Mucispirillum。这些细菌与脂肪组织重量呈正相关，并且已被研究表明与葡萄糖失调和代谢性炎症有关。  图2 | 部分菌种在丰度变化 添加低聚果糖后，牛黄-β-鼠胆酸水平降低，可能是由于双歧杆菌丰度增加及其分解胆汁酸的潜力。 ω-鼠胆酸和猪脱氧胆酸可以通过差向异构化和脱羟基过程从 α-鼠胆酸 或 β-鼠胆酸 产生，而 猪胆酸可以通过差向异构化产生。 补充低聚果糖后 α-鼠胆酸 的水平保持不变，这表明 6α-羟基化胆汁酸的增加主要是由于 β-鼠胆酸的微生物转化，在低聚果糖处理后降低了。 16S rRNA 基因分析显示，低聚果糖富集的细菌属于毛螺菌科（Lachnospiraceae）和Eggerthellaceae，这与盲肠猪脱氧胆酸水平密切相关。 因此，可以推测，低聚果糖通过维持关键细菌的生理水平，这些细菌依赖膳食纤维来维持其在肠道内的丰度，并且是 6α-羟基化胆汁酸产生所必需的。 在探索胆汁酸的作用机制上，研究人员发现西式饮食-低聚果糖（WSD-OFS ）喂养的小鼠，实现对宿主糖代谢的改善作用，不仅需要激活G蛋白偶联胆汁酸受体，还需要依赖胰高糖素样肽-1（GLP-1）信号转导通路。 1、在G蛋白偶联胆汁酸受体基因敲除的小鼠中即使添加了低聚果糖也无法实现对糖代谢的改善作用。 2、体内和体外实验表明猪去氧胆酸可以激活G蛋白偶联胆汁酸受体，进而引发后续生理生化反应。 3、给基因敲除的小鼠，在富含低聚果糖的食物中添加给Exendin-4（胰高糖素样肽-1类似物）5周，发现Exendin-4 的加入不仅减少了小鼠体重增加，还降低了空腹血糖和胰岛素水平，并改善了葡萄糖耐量。 4、把Exendin-4添加到西式饮食-低聚果糖（WSD-OFS）的食物中，喂食G蛋白偶联胆汁酸受体基因敲除的小鼠，会降低肝脏和脂肪组织的重量。 然而，该研究也存在一些不足，研究人员并没有探究短链脂肪酸在此过程中的作用。 低聚果糖是一种众所周知的可溶性纤维，可被肠道细菌代谢并产生短链脂肪酸。一些研究证明了可发酵的复合碳水化合物（如菊粉）对体重和葡萄糖代谢的有益影响，但是具体的机制还不是很清晰。 低聚果糖作为一种益生元，以其低热值，可以促进双歧杆菌增殖、降血糖、改善血清脂质、促进微量元素吸收等优良生理功能，已经被广泛的应用于食品领域。 低聚果糖通常在日常的很多水果、蔬菜中均有存在，如香蕉、黑麦、大蒜、小麦、洋葱、马铃薯、雪莲果、菊芋、蜂蜜等中。上述的研究进一步证实了低聚果糖的生理功效。 中国营养学会推荐的人体每日膳食纤维摄入量为25-35克，然而实际中，日常饮食中由于摄入过多的精米精面、肉类、超加工食品，导致膳食纤维摄入严重不足。 参考文献： Makki K, Brolin H, Petersen N, et al6α-hydroxylated bile acids mediate TGR5 signalling to improve glucose metabolism upon dietary fiber supplementation in miceGut Published Online First: 13 June 2022. doi: 10.1136/gutjnl-2021-326541 |
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