第三章　肠道微生物与营养

第一节　饮食营养对肠道菌群的影响及代谢改变

饮食是影响肠道菌群组成和改变肠道菌群表达的主要因素，不同膳食习惯及营养物质的摄入导致肠道菌群组结构存在较大差异。肠道菌群对于饮食的改变非常敏感，短期饮食改变所导致的肠道菌群变化是可逆的，然而，长期饮食改变导致的肠道菌群变化比较稳定难以恢复，甚至是不可逆的。饮食中营养素的种类、数量及平衡状态会影响宿主肠道微生物的组成和数量；反过来，肠道菌群的比例、数量、稳定状态及其代谢产物也会影响宿主的健康。

一般来说，粪便作为肠道菌群和宿主共同代谢的产物，可以用来反映肠道菌群的状态，还能比较宿主肠道菌群组成变化与宿主代谢特征变化的关系。对11名志愿者进行了不同的饮食干预，并采集干预时期的粪便进行肠道微生物组研究，发现人体肠道中优势菌群与长期饮食结构中糖类、脂肪和蛋白质成分的比例有关。蛋白质通过细菌发酵、甲烷化、脱羧反应和硫还原改变呼吸链中的电子受体，从而改变细菌生长的微环境，进而改变肠道菌群结构。动物性食物为主的饮食可以增加耐胆汁酸微生物的数量，而降低厚壁菌门（代谢植物多糖为主的微生物）的水平。素食者与肉食者体内肠道菌群的结构存在明显差异，素食者的肠道菌群以产气荚膜梭菌（Clostridium perfringens）和多枝梭菌（Clostridium ramosum）为主，而长期摄入过多肉类的人群，肠道菌群则主要是普拉梭菌（Feacalibacterium prausnitzii）。

肠道菌群发酵糖类的主要产物是短链脂肪酸（short-chain fatty acid，SCFA），长期以碳水化合物为主要膳食成分的人群肠道微生物代谢产物中SCFA含量相对较高。SCFA能够降低肠道的pH，具有促进双歧杆菌、乳杆菌等有益菌增殖，抑制肠杆菌、沙门菌等有害菌在肠道内的定植和繁殖。此外，一些不被人体消化酶消化的糖类，如葡聚糖、半乳糖、菊粉、阿拉伯糖基木聚糖、抗性淀粉、半纤维素、果胶，以及它们的寡聚糖，均可以被肠道细菌酵解，并可特异性地刺激对宿主健康有益的细菌如双歧杆菌的生长和代谢。在一项为期10周的饮食干预试验中，受试者肠道菌群的结构在饮食干预前后明显不同，随着食物中抗性淀粉含量的增加，布氏瘤胃球菌、颤杆菌属和直肠真杆菌等的数量均增加。膳食纤维对维持正常的肠道菌群多样性方面起着同等重要的作用。在结肠部位充分发酵后，促进了某些利用纤维作为能量来源的菌群地生长和繁殖，因此使结肠总菌量增加。膳食中膳食纤维所占的比例可显著影响肠道菌群的结构。

目前，饮食中脂肪对肠道菌群结构影响的研究主要集中在高脂饮食方面。高脂饮食可导致肠道菌群的结构发生改变，益生菌（乳杆菌属、双歧杆菌）及常规共生菌（拟杆菌）丰度减少，同时梭菌属丰度增加，这可能因为高脂饮食能影响乳杆菌属与双歧杆菌地新陈代谢和生长繁殖。富含高饱和脂肪酸的膳食能够促进原本较低丰度的亚硫酸盐还原菌（Sulfite-reducing bacteria）和沃氏嗜胆菌（Bilophila wadsworthia）的繁殖，提示膳食中脂肪酸的组成也可能影响肠道菌群的结构。