功能性碳水化合物通過調(diào)節(jié)腸道菌群和代謝物改善非酒精性脂肪肝的作用機制

尚瑋璇，劉璐，雷素珍，張怡，曾紅亮

(福建農(nóng)林大學(xué) 食品科學(xué)學(xué)院，福建 福州，350002)

非酒精性脂肪性肝病(non-alcoholic fatty liver disease，NAFLD)是指除酒精和其他明確病因引起的以肝內(nèi)脂肪過度沉積為主要特征的肝臟病變，常出現(xiàn)肝細胞變性壞死、纖維化，嚴(yán)重時可能演變?yōu)楦斡不痆1]。近十年間，NAFLD的患病率逐年升高，迄今為止已取代病毒性肝炎成為全球最常見的慢性肝病，據(jù)統(tǒng)計，2018年全球NAFLD患病率已高達25%；我國報道的成人NAFLD患病率為 6%～27%，且存在明顯的地域差異，且以上海最高(截至2016年，已達到43.3%)[2]。

近年來，腸道菌群作為一種與NAFLD密切相關(guān)的影響因素被廣泛研究。腸道菌群主要通過改變腸道微生態(tài)組成，抑制炎癥因子表達，調(diào)節(jié)代謝產(chǎn)物如短鏈脂肪酸(dhort-chain fatty acids，SCFAs)、膽汁酸(bile acids，BAs)、內(nèi)源性乙醇等對NAFLD的發(fā)展產(chǎn)生影響。腸道菌群能夠通過飲食調(diào)節(jié)，其中飲食攝入的功能性碳水化合物能夠有效調(diào)節(jié)腸道菌群的組成及代謝。功能性碳水化合物包括膳食纖維、抗性淀粉(resistant starch，RS)、功能性低聚糖等[3]，研究發(fā)現(xiàn)，攝入功能性低聚糖、大分子多糖物質(zhì)后機體擬桿菌與厚壁菌比例、雙歧桿菌屬(Bifidobacterium)及乳桿菌屬(Lactobacillus)的豐度上升，進一步產(chǎn)生對腸道有益的乳酸及丁酸，發(fā)揮抑制肥胖、恢復(fù)腸上皮細胞增殖及抗菌等作用，并對肝功能恢復(fù)產(chǎn)生間接益生作用[3]。

如今，NAFLD已成為我國最常見的慢性肝病之一，對其飲食干預(yù)措施初見成效，因此，本文就功能性碳水化合物通過調(diào)節(jié)腸道菌群及其代謝物改善NAFLD的機制進行綜述，旨在為NAFLD的飲食干預(yù)提供新思路。

1 NAFLD概述

NAFLD定義為不過量飲酒的患者肝臟中脂肪的積聚，是一種代謝綜合征的肝臟表現(xiàn)，包括從單純的脂肪堆積、變性到非酒精性脂肪性肝炎(non-alcoholic steatohepatitis，NASH)、纖維化和肝硬化及其臨床后果等病理范圍[4]。肝臟作為脂質(zhì)代謝的重要場所，參與脂肪酸從頭合成以及甘油三酯(triglyceride,TG)的合成，當(dāng)人體內(nèi)脂肪酸過剩時，肝臟無法及時處理而將其轉(zhuǎn)化為TG儲存起來，由此脂肪堆積變性，形成非酒精性脂肪肝的誘因。目前，NAFLD 的發(fā)病機制尚不明確，較為認可的是“多重打擊學(xué)說”[4]，該學(xué)說反映了包括胰島素抵抗、脂質(zhì)代謝紊亂、線粒體功能障礙、氧化應(yīng)激、炎癥反應(yīng)、腸道菌群、遺傳、環(huán)境和飲食因素等多重打擊因素之間相互作用以及與NAFLD 的相關(guān)性。

NAFLD不僅是引起肝病殘疾和死亡的早期病變之一，還與代謝綜合征、2型糖尿病、動脈粥樣硬化以及結(jié)直腸腫瘤等的發(fā)生密切相關(guān)[5]。目前，針對NAFLD的治療，主要有以下幾種[5]：減肥療法，對肥胖以及胰島素抵抗等有較好的抑制作用，且能有效緩解肝組織學(xué)改變，但NAFLD患者對于各種運動療法以及減肥方法的接受度和持續(xù)性仍存在不足；藥物治療法，多烯磷脂酰膽堿、甘草酸二胺等藥物可有效干預(yù)NAFLD的發(fā)生發(fā)展，但其作用對于NASH等相關(guān)疾病的治療效果不明顯；肝臟移植法，該法雖在短期內(nèi)有一定療效，但手術(shù)后復(fù)發(fā)率高達50%，且會導(dǎo)致NAFLD關(guān)聯(lián)性疾病多發(fā)。

2 腸道菌群與NAFLD

非酒精性脂肪肝的發(fā)生發(fā)展往往伴隨著腸道菌群的穩(wěn)態(tài)失衡。耿妍等[6]研究發(fā)現(xiàn)，患有NAFLD的大鼠，其腸道中大腸桿菌(Escherichiacoli)等需氧菌豐度顯著提高，而雙歧桿菌、乳酸桿菌等優(yōu)勢菌顯著減少，腸道黏膜結(jié)構(gòu)均有不同程度的破壞，這可能導(dǎo)致腸源性內(nèi)毒素的累積，進一步損害肝功能。圖1描述了腸道有益菌和有害菌對NAFLD的調(diào)節(jié)作用。腸桿菌、腸球菌等有害腸道微生物可產(chǎn)生更大量的乙醇，聯(lián)合其他因素共同破壞腸黏膜的功能，破壞菌群作為生物屏障的功能，進而使外周血及門靜脈內(nèi)毒素水平升高，損傷肝細胞，產(chǎn)生大量氧自由基、炎性細胞因子，促進NAFLD發(fā)生發(fā)展[7]。一些益生菌如雙歧桿菌、乳桿菌和擬桿菌等對維持腸道菌群平衡和治療NAFLD有重要作用，其中雙歧桿菌作用最為明顯，腸道中的雙歧桿菌可通過降解膽酸鹽和促進糞膽酸排泄來減少腸道對膽固醇的吸收，具有抑制膽汁淤積、改善腸肝循環(huán)的作用[8]。鼠李糖乳桿菌可顯著降低游離脂肪酸(free fatty acids，F(xiàn)FA)、活性氧簇(reactive oxygen species，ROS)和促炎因子的水平，減少氧化應(yīng)激的產(chǎn)生，改善了由高脂飲食誘導(dǎo)的肝損傷和非酒精性脂肪肝病；同時鼠李糖乳桿菌本身可改善腸道菌群紊亂、黏附腸上皮細胞保護腸道屏障功能以防止脂多糖(ipopolysaccharide，LPS)等內(nèi)毒素累積、減輕肝臟脂肪變性和炎癥反應(yīng)以改善NAFLD[9]。

由此可見，在飲食干預(yù)NAFLD時，應(yīng)注重提高腸道內(nèi)雙歧桿菌、乳桿菌的豐度，抑制腸桿菌、腸球菌等有害菌的繁殖，或從減少內(nèi)源性乙醇對腸上皮細胞的破壞、增加富含抗炎因子的物質(zhì)攝入等方面緩解NAFLD。

圖1 腸道菌群對NAFLD的調(diào)節(jié)作用機制圖Fig.1 Regulatory mechanism of intestinal flora on NAFLD

3 腸道代謝物與NAFLD

腸道菌群的改變會引起腸道中SCFAs、BAs以及內(nèi)源性乙醇等代謝物濃度的變化，這些物質(zhì)會進一步對NAFLD產(chǎn)生影響，如腸道細菌發(fā)酵產(chǎn)生的SCFAs通過維持腸道菌群穩(wěn)態(tài)、保護腸道屏障、減少脂肪沉積、抑制炎癥和氧化應(yīng)激等改善NAFLD；雙歧桿菌等高膽鹽水解酶(bile salt hydrolases，BSH)活性的細菌通過改變BAs合成量、減少重吸收、增加排泄量以及加速初級膽汁酸的轉(zhuǎn)化達到改善NAFLD的作用；腸道細菌通過減少腸桿菌等抑制內(nèi)源性乙醇的合成，減少對肝臟的破壞。

3.1 SCFAs對NAFLD的影響

SCFAs是由進入結(jié)腸的碳水化合物在腸道微生物發(fā)酵作用下產(chǎn)生的1～6個碳原子的小分子有機物，主要由乙酸(鹽)(acetate)、丙酸(鹽)(propionate)和丁酸(鹽)(butyrate)構(gòu)成，三者共占SCFAs總量90%～95%[10]。大部分SCFAs經(jīng)擴散或被腸上皮細胞吸收，參與腸道細胞的生理活動或通過門靜脈循環(huán)到達肝進行代謝。

已有研究表明,SCFAs本身對脂肪代謝有調(diào)節(jié)作用，如丁酸鹽可通過下調(diào)過氧化物酶體增殖物激活受體γ(peroxisome proliferators-activated receptors,PPARγ)活性誘導(dǎo)產(chǎn)生級聯(lián)反應(yīng)，這種級聯(lián)將脂肪組織和肝臟組織中的代謝從脂肪生成轉(zhuǎn)變?yōu)橹舅幡卵趸源嗽黾幽芰肯模瑥亩鴾p少高脂飲食誘發(fā)的肥胖以及脂肪堆積[11]；通過調(diào)節(jié)核因子NF-E2相關(guān)因子途徑，編碼更多的抗氧化酶，從而減緩NAFLD患者的肝氧化損傷[12]。丁酸和丙酸比例的提高與雙歧桿菌增殖、G白偶聯(lián)受體43(G protein-coupled receptor 43，GPR43)表達量呈正相關(guān)性，影響脂肪在體內(nèi)的沉積作用[13]。SCFAs還可通過調(diào)節(jié)腸道菌群以及保護腸道黏膜完整性在NAFLD中發(fā)揮作用。張廷婷等[14]發(fā)現(xiàn)SCFAs與副擬桿菌屬(Paramyobacterium)、Sutterella和擬桿菌屬(Bacteroides)有較強的正相關(guān)關(guān)系，其中擬桿菌屬屬于擬桿菌門(Bacteroidea)，其增加有利于預(yù)防肥胖，防止誘發(fā)肥胖相關(guān)NAFLD。還有研究表明，SCFAs可能通過增加腸道血液供應(yīng)、促進腸上皮細胞功能性載體表達以及其代謝產(chǎn)物對腸上皮細胞的供能作用等對腸道屏障有保護作用，從而改善胰島素抵抗的敏感性[15]，其中胰島素抵抗導(dǎo)致的外周脂肪分解增加，即脂肪酸增多會加重NAFLD。

由此可見，通過攝入促進產(chǎn)SCFAs細菌增殖的營養(yǎng)物質(zhì)即可在維持腸道菌群穩(wěn)態(tài)、保護腸道屏障、減少脂肪沉積、抑制炎癥和氧化應(yīng)激等方面發(fā)揮作用，從而改善NAFLD。

3.2 BAs對NAFLD的影響

BAs具有促進脂溶性營養(yǎng)物質(zhì)吸收、調(diào)節(jié)葡萄糖和脂質(zhì)代謝及維持機體能量平衡等重要作用[16]。近年來研究發(fā)現(xiàn)，BAs代謝與非酒精性脂肪肝有著密切聯(lián)系。肝臟膽汁淤積加劇促炎細胞因子的釋放，而炎性細胞因子在肝臟炎癥和纖維化中起主要作用，這些變化會導(dǎo)致更為嚴(yán)重的肝臟損傷，加劇了NAFLD的發(fā)生和發(fā)展[16]。

3.2.1 BAs代謝

BAs的代謝過程如下：肝臟將膽固醇轉(zhuǎn)化為初級膽汁酸，這一合成過程受到膽汁酸合成限速酶CYP7A1的影響；大部分游離型膽汁酸能與牛磺酸、甘氨酸結(jié)合形成初級結(jié)合型膽汁酸，與游離膽固醇共同構(gòu)成膽汁匯入膽管；再由膽管進入小腸，在腸道中酶和微生物的作用下形成次級膽汁酸；約有95%的BAs由腸道重吸收后，通過主動轉(zhuǎn)運和被動轉(zhuǎn)運的方式將其運送至門靜脈，重新進入肝臟，再通過膽管排入腸腔，而剩余5%的BAs則通過糞便排出體外[17]。

如圖2所示，法尼酯X受體(farnesoid X receptor，F(xiàn)XR)在BAs代謝中起主要作用，腸道FXR和肝臟FXR作為BAs的傳感器，均通過膽汁酸合成限速酶CYP7A1，協(xié)作完成對膽汁酸代謝的調(diào)節(jié)：當(dāng)腸道中BAs過量時，腸道細菌觸發(fā)FXR信號，促使其發(fā)出上調(diào)肝臟中的FXR-小異二聚體配偶體(small heterodimer partner,SHP)信號通路、抑制腸道中的FXR-成纖維細胞生長因子15/19 (FGF15/19) 信號通路的指令，從而下調(diào)膽汁酸合成限速酶CYP7A1的表達，抑制BAs從頭合成、刺激脂肪酸β氧化，防止膽汁淤積造成的肝損傷和纖維化[18]。當(dāng)肝臟膽固醇堆積較多時，F(xiàn)XR信號受到抑制，CYP7A1表達量增加，肝臟將加速對膽固醇向BAs的轉(zhuǎn)化，以減少肝臟膽固醇的堆積并降低血脂水平，由此可見，F(xiàn)XR調(diào)控已成為了治療NAFLD的有效途徑之一。

LI等[19]發(fā)現(xiàn)，BAs代謝中重要的2種酶，即BSH和7α-脫羥化酶活性與NAFLD也存在著密切的聯(lián)系。BSH在許多腸道細菌(如厚壁菌門、放線菌門等)中具有活性，可以催化結(jié)合型膽汁酸分解，釋放甘氨酸和牛磺酸，間接在減緩肝臟脂質(zhì)的積累、肝細胞的炎癥以及肝損傷方面發(fā)揮作用[20]。7α-脫羥化酶可促進脫氧膽酸和膽石酸等次生膽汁酸的生成[21]，這些BAs可以通過激活FXR途徑，減少肝臟的脂肪變性；還能通過改變腸肝組織中FXR拮抗劑/FXR激動劑的平衡來提高FXR的活性，抑制肝臟炎癥的發(fā)生，從而改善NAFLD[22]。

圖2 FXR在調(diào)控BAs代謝中的作用示意圖Fig.2 Role of FXR in regulating BAs metabolism

3.2.2 BAs的排泄與重吸收

圖2還表明了腸道FXR對于BAs排泄和重吸收的調(diào)節(jié)機制。在BAs排泄方面，腸道FXR的激活可通過ABCG5/G8轉(zhuǎn)運蛋白促進BAs排泄，通過增加脂肪酸氧化和抑制脂肪生成促進TG清除，并增強胰島素的敏化、抗炎和抗纖維化；同時，有研究表明,PPARα的缺失顯著增強了ABCG5/G8轉(zhuǎn)運蛋白的表達[23]，F(xiàn)XR可通過抑制SREBP-1c 以及FXR依賴性PPARα 的表達[24]，有利于減少脂質(zhì)在肝臟的積累。除此以外，當(dāng)溶解度更大的次級膽汁酸含量較多時，更有利于排泄[25]，體內(nèi)的BAs含量減少后，肝臟就需要更多的BAs來維持消化作用，因此初級膽汁酸的轉(zhuǎn)化還有利于間接上調(diào)CYP7A1的表達，進一步減少肝臟膽固醇。在BAs重吸收中，約95% BAs會通過小腸刷狀緣的鈉鹽依賴性膽汁酸轉(zhuǎn)運體 (apical sodium dependent bile acid transporter，ASBT) 主動重吸收進入腸上皮細胞，然后經(jīng)異二聚體有機溶質(zhì)轉(zhuǎn)運蛋白(organic solute transporter,OST)α/β進入門靜脈，接著通過鈉-牛磺膽酸共轉(zhuǎn)運多肽(Na+-taurocholate co-transporting polypeptide, NTCP)和有機陰離子轉(zhuǎn)運多肽OATP1( organic aniontransporting polypeptide 1 ) 主動轉(zhuǎn)運返回肝臟，其中ASBT是參與BAs從小腸細胞到肝內(nèi)血液中運輸?shù)闹饕D(zhuǎn)運蛋白[26]。研究發(fā)現(xiàn)[27]，激活FXR有利于抑制ASBT、OSTα、OSTβ、NTCP的表達量，ASBT、OSTα、OSTβ的抑制有利于BAs流入回腸頂端上皮的量減少以及糞便BAs輸出量的大幅增加；NTCP的抑制能減少肝細胞從門靜脈的BAs攝取，減少肝細胞內(nèi)BAs的蓄積，有效改善NAFLD的發(fā)生發(fā)展。

因此，BAs主要通過對FXR的調(diào)控達到改善NAFLD的效果，具體途徑如下：膽固醇堆積時，肝臟FXR感受器受到抑制，CYP7A1表達量增加，促進膽固醇轉(zhuǎn)化為BAs，防止肝臟負擔(dān)過重。膽汁淤積時激活腸道FXR感受器，可調(diào)節(jié)FXR-SHP通路、FXR-FGF15/19通路以抑制CYP7A1表達，防止BAs合成過多造成的炎癥；下調(diào)PPARα的表達以增加ABCG5/G8轉(zhuǎn)運蛋白表達，促進BAs排泄；促進初級結(jié)合型膽汁酸分解轉(zhuǎn)化為溶解度更低的次級膽汁酸，進一步激活腸道FXR，同時減緩肝臟脂肪變性；下調(diào)ASBT、OSTα/β、NTCP表達量，減少BAs重吸收，防止膽汁淤積；抑制SREBP-1c表達，減少肝臟脂肪堆積。

3.3 內(nèi)源性乙醇對NAFLD的影響

人體攝入糖類物質(zhì)后，在腸道中由革蘭氏陰性桿菌及厭氧菌發(fā)酵產(chǎn)生內(nèi)源性乙醇，可經(jīng)過腸胃吸收后進入肝臟，由肝臟中的乙醇脫氫酶(alcohol dehydrogenase，ADH)、過氧化氫酶等分解為乙醛，再被乙醛脫氫酶(acetaldehyde dehydrogenase，ALDH)氧化為乙酸進入三羧酸循環(huán)分解為二氧化碳和水；或是由腸道中含有較高ADH活性的雙歧桿菌、乳酸桿菌等分解為乙醛，積累在腸道中，導(dǎo)致腸道通透性增加，內(nèi)毒素增加，腸道屏障破壞，但腸道細菌有調(diào)節(jié)腸上皮細胞分泌ALDH的作用，能分解腸道內(nèi)乙醛[28]。

研究表明，內(nèi)源性酒精增多與NASH的發(fā)生有關(guān)，NASH組相比非NASH組其血乙醇濃度明顯增高，且NASH組腸道中變形桿菌(Proteus)、大腸桿菌及大腸埃希菌等產(chǎn)乙醇細菌也相應(yīng)增多[29]。變形桿菌等革蘭氏陰性桿菌不僅能通過發(fā)酵產(chǎn)生內(nèi)源性乙醇，增加ADH的表達，還可直接產(chǎn)生內(nèi)毒素，這2條途徑均能導(dǎo)致肝損傷[30]，使炎癥持續(xù)存在，導(dǎo)致肝功能異常。由此，肝臟對于內(nèi)源性乙醇、脂質(zhì)、BAs等的代謝能力也相應(yīng)減弱，導(dǎo)致肝細胞內(nèi)脂肪、乙醛、膽固醇等堆積，不僅會影響血液、氧氣供應(yīng)及自身代謝，造成大量肝細胞腫脹、炎性浸潤及變性壞死，使肝細胞更容易被肝炎病毒感染，還會形成肝臟三羧酸循環(huán)障礙，加重氧化應(yīng)激、肝臟損害、腸道黏膜破壞等，導(dǎo)致惡性循環(huán)[31]。

由此可見，減少內(nèi)源性乙醇對于肝臟和腸道的破壞、緩解NAFLD可通過如下途徑：減少腸道中發(fā)酵產(chǎn)生內(nèi)源性乙醇的細菌豐度(如變形桿菌、大腸埃希氏菌等)或增加腸道中能促進腸上皮細胞分泌ALDH的細菌豐度；提高ALDH活性或抑制ADH活性以減少乙醛在肝臟和腸道中的堆積；減少乙醇和乙醛在腸道和肝細胞的吸附或提高對腸上皮細胞的保護。

4 功能性碳水化合物改善NAFLD

近年來，越來越多的研究證明功能性碳水化合物對緩解NAFLD等肝臟疾病有重要作用，并主要通過腸道菌群及其代謝物實現(xiàn)其功能。功能性碳水化合物種類良多，其中活性多糖、RS、功能性低聚糖、膳食纖維等因?qū)δc道菌群作用效果顯著而受到廣泛的研究。如圖3所示，功能性碳水化合物通過促進雙歧桿菌等有益菌與SCFAs相互作用，對肝功能有益生作用；通過提高BSH活性和相關(guān)蛋白表達調(diào)控腸道FXR感受器、促進膽汁酸轉(zhuǎn)化，維持肝臟脂類代謝穩(wěn)態(tài)。

圖3 功能性碳水化合物通過腸道菌群及其代謝物對NAFLD的影響機制Fig.3 Effect mechanism of functional carbohydrates on NAFLD through intestinal flora and its metabolites

4.1 膳食纖維

美國谷物化學(xué)師協(xié)會對膳食纖維作出了如下定義：膳食纖維是指不能被人體消化的可食碳水化合物及其類似物，這些物質(zhì)不能被小腸消化吸收，但在大腸中可全部或部分發(fā)酵。它具有促進健康的生理學(xué)特性，如降低血液中的膽固醇含量或降低血糖。

功能性碳水化合物對腸道菌群及其代謝物的影響如表1所示，膳食纖維主要通過調(diào)節(jié)腸道菌群，即促進腸道有益菌繁殖，抑制腸道有害菌增殖，對生成SCFAs、調(diào)節(jié)脂類代謝、抑制內(nèi)源性乙醇累積等有積極作用，多方面改善NAFLD及其相關(guān)的肥胖、胰島素抵抗等疾病。研究表明，長期攝入膳食纖維的人群，糞便中能夠降解膳食纖維的菌(如雙歧桿菌)顯著增加，SCFAs含量顯著升高，有利于調(diào)節(jié)腸道菌群和保肝護肝[32]。一項人群試驗顯示，攝入富含膳食纖維的全麥粉和玉米粗面粉后，糞便中雙歧桿菌和乳酸桿菌的含量均有明顯增加，抑制瘤胃球菌屬(Ruminococcus)等致病菌的生長，有利于抑制肥胖、促進腸道微生物發(fā)酵產(chǎn)生SCFAs[33]。謝寧[34]建立高脂飲食大鼠模型，通過添加乳桿菌發(fā)現(xiàn)該菌對維持脂類代謝和腸道微生物穩(wěn)態(tài)有積極作用。由此可推斷出膳食纖維通過乳桿菌改善NAFLD的機制：其一，增加腸道中乳桿菌的豐度，通過抑制腸桿菌的增殖減少內(nèi)源性乙醇的產(chǎn)生，并通過增加雙歧桿菌、乳酸桿菌豐度提高BSH活性，推動初級膽汁酸轉(zhuǎn)化，同時推動SCFAs的產(chǎn)生；其二，利用乳桿菌在腸道中的定殖，調(diào)控腸道中的FXR感受器，當(dāng)膽汁淤積時，通過提示腸道內(nèi)BAs過多而抑制CYP7A1表達，防止膽汁淤積；其三，通過乳桿菌對膽固醇從頭合成限速酶HMGCR表達的抑制，減少肝臟中的膽固醇，有效防止肥胖、胰島素抵抗、脂肪肝形成。除雙歧桿菌、乳桿菌外，膳食纖維也可通過影響其他腸道微生物發(fā)揮作用，如增加Bacteroides、普氏菌屬(Prevotella)等腸道共生菌，減少沙門氏菌(Salmonella)、埃希氏菌(Escherichia)等革蘭氏陰性菌的增長，代謝葡萄糖生成乳酸、丁酸、琥珀酸，維持腸道微生態(tài)穩(wěn)定，為建立起良好的腸肝循環(huán)、改善NAFLD等疾病提供基礎(chǔ)[35]。

故此，膳食纖維具有促進益生菌增殖、抑制有害菌繁殖、產(chǎn)SCFAs、調(diào)節(jié)BAs代謝、降低血脂效果，可抑制肥胖、胰島素抵抗以及炎癥反應(yīng)，防止肝損傷，改善NAFLD。

4.2 RS

近年來已有大量關(guān)于RS類型、結(jié)構(gòu)及生理功能的研究及報道，不同品種的RS在改善糖脂代謝、減緩胰島素抵抗、優(yōu)化腸道菌群結(jié)構(gòu)等方面均發(fā)揮著重要作用。

4.2.1 RS的影響機制

RS對腸道菌群及其代謝物的影響如表1所示，RS通過調(diào)節(jié)腸道菌群的組成，調(diào)節(jié)脂類代謝，從而改善炎癥反應(yīng)、胰島素抵抗、肝纖維化等對NAFLD有直接影響的疾病。有研究發(fā)現(xiàn)[36-37]，攝入蓮子抗性淀粉的小鼠體內(nèi)產(chǎn)SCFAs的Allobaculum、類桿菌(Bacteroides)、普氏菌屬(Prevotella)豐度相對增加，潛在有害細菌腸球菌和葡萄球菌(Staphylococcus)相對豐度減少；同時，蓮子抗性淀粉通過結(jié)合SCFAs，產(chǎn)生更多SCFAs以及腸道益生菌，以此調(diào)節(jié)腸道菌群。王欣[38]制備RS4型甘薯抗性淀粉探究其對小鼠肝臟功能的影響。結(jié)果顯示，RS4型抗性淀粉干預(yù)后能有效降低血清膽固醇含量，提高PPARα mRNA表達(有利于下調(diào)PPARα)，促進脂肪酸β氧化和ABCG5/G8轉(zhuǎn)運蛋白表達，利于TG良性循環(huán)以及BAs排泄，維持體內(nèi)脂質(zhì)穩(wěn)態(tài)；減小脂肪細胞體積，防止因細胞肥大而釋放更多游離脂肪酸，觸發(fā)炎癥反應(yīng)(圖3)。不僅如此，RS還可改善糖脂代謝。ZHOU等[39]研究發(fā)現(xiàn)，RS可通過腸道發(fā)酵產(chǎn)生SCFAs，提高對胰高糖素樣肽-1(glucagon-like peptide-1，GLP-1)的敏感性，促進胰島素的分泌，抑制胰高血糖素的產(chǎn)生，保護胰島細胞免受糖毒性和炎癥反應(yīng)損傷[40]，防止肝臟纖維化。

4.2.2 不同結(jié)構(gòu)RS對NAFLD改善作用的影響

RS因所使用的制備方法和來源不同而具有不同的結(jié)構(gòu)和物性(如有序性、聚合度等)，這些不同的性質(zhì)會使得RS發(fā)揮不同程度的益生作用。根據(jù)來源的不同，可將RS分為五類，即RS1、RS2、RS3、RS4、RS5。RS1屬于物理包埋淀粉，如全谷物或部分碾磨谷物[41]；RS2是未糊化的淀粉顆粒，主要存在于高直鏈玉米淀粉、未成熟香蕉和生土豆中，這2種淀粉均為天然淀粉，很容易在烹調(diào)時被完全破壞，結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，對NAFLD改善作用并無較大影響[41]。RS3本質(zhì)是直鏈淀粉分子在回生過程中重新排列聚集形成的晶體結(jié)構(gòu)，因此具有較高的有序性、結(jié)晶度和聚合度，有利于穩(wěn)定淀粉顆粒結(jié)構(gòu)，促進腸上皮細胞代謝、BAs排泄以及血脂降低[42]；在腸道內(nèi)發(fā)酵后，其結(jié)晶結(jié)構(gòu)和雙螺旋結(jié)構(gòu)增加，這些結(jié)構(gòu)有利于維持腸道微生物穩(wěn)態(tài)，促使腸道內(nèi)益生菌Lactobacillus、長雙歧桿菌(Bifidobacterium)、Lactobacillusdelbrueckiisubsp.bulgaricus增殖，這些細菌能增加乳酸和乙酸的生成，提高膽汁酸的利用度，有效改善肝腸功能[43]。RS4是一種化學(xué)改性淀粉，如通過酯化、交聯(lián)技術(shù)使得增強分子間相互作用，出現(xiàn)立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)有利于RS4包裹BAs并排出體外，促進膽固醇在肝臟的轉(zhuǎn)化，緩解脂肪肝[44]。RS5則是一種脂質(zhì)復(fù)合淀粉，有研究表明[45]，由于含有脂類物質(zhì)，人體消化RS5時所需的關(guān)鍵淀粉降解酶發(fā)生改變，促使雙歧桿菌屬成為主要初級降解菌，增加了SCFAs的產(chǎn)生，由此提高高密度脂蛋白膽固醇和超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)水平，改善肝臟代謝，并改變腸道微生物群的組成。

因此，RS可通過改善腸道菌群產(chǎn)生SCFAs、調(diào)控BAs排泄的相關(guān)蛋白及信號、調(diào)節(jié)糖脂代謝來保護腸道屏障功能、脂質(zhì)代謝起到改善作用。不同結(jié)構(gòu)的RS具有不同的益生作用，可根據(jù)制備方法的不同獲得不同類型的RS，達到更高的改善效果，提高機體綜合代謝水平。

4.3 功能性低聚糖

功能性低聚糖是指由2～10個相同或不同的單糖以糖苷鍵聚合而成的不易被人體消化道酶和胃酸降解的物質(zhì)，包括大豆低聚糖、低聚果糖、低聚半乳糖、低聚乳果糖、低聚異麥芽糖等。功能性低聚糖主要通過維持腸道微生態(tài)平衡產(chǎn)生SCFAs等腸道代謝物來改善代謝紊亂，減緩NAFLD。

如表1所示，功能性低聚糖的直接作用同樣是產(chǎn)生SCFAs等代謝物、調(diào)節(jié)脂類代謝、保護腸道屏障等，其間接機制主要通過利用菌群結(jié)構(gòu)(尤其是雙歧桿菌)改變，以此達到降血脂、減少肝腸毒素累積等作用。以大豆低聚糖為例，其在防止腸道菌群紊亂、改善肝功能方面的作用尤為明顯。一般來說，腸道菌群調(diào)控的成效突出表現(xiàn)為雙歧桿菌和乳酸桿菌的增加以及腸桿菌、腸球菌、產(chǎn)氣莢膜梭菌的減少[46]。大豆低聚糖在雙歧桿菌中的利用率高，且產(chǎn)氣莢膜梭菌和大腸桿菌幾乎不能利用大豆低聚糖，有利于抑制有害細菌及其酶系；且大豆低聚糖中的水蘇糖分解為甘露三糖、棉子糖分解為蜜二糖仍然是雙歧桿菌的生長促進因子[47]。LYE等[48]通過電鏡掃描發(fā)現(xiàn)，乳酸桿菌菌株表現(xiàn)出良好的膽固醇吸收作用，其吸收機制可能是由于乳酸桿菌促進了膽固醇在細胞壁上的吸附作用，使得菌體移動時帶走了血清中的膽固醇。由于雙歧桿菌能自我增殖，且促進合成B族維生素、氨基酸類物質(zhì)、產(chǎn)生丁酸鹽等，被腸道吸收后，可使腸道適應(yīng)性增強，減輕有害物質(zhì)對腸道屏障的破壞[49]。不僅如此，有研究表明[50]，攝入大豆低聚糖的人群，腸內(nèi)有害酶β-葡萄糖醛酸酶和azoledactase等有害酶的活力明顯下降，吲哚、p-甲酚等腐敗產(chǎn)物也逐漸減少，這有利于減少毒素累積，減輕肝臟解毒負擔(dān)。

綜上，功能性低聚糖相比前兩種功能性碳水化合物，更偏向于腸道菌群的調(diào)控，尤其是雙歧桿菌和乳酸桿菌，并通過該調(diào)控完成對膽固醇等脂質(zhì)的吸收和對腸道屏障的保護；此外，它對有害代謝物或酶系的抑制作用也較前2種更加明顯，減輕肝臟代謝負擔(dān)以及抑制氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng)。

表1 功能性碳水化合物對腸道菌群及其代謝物的影響Table 1 Effects of functional carbohydrates on intestinal flora and its metabolites

5 小結(jié)

本文通過對腸道菌群及其代謝物與NAFLD的關(guān)系、功能性碳水化合物(膳食纖維、RS、功能性低聚糖)對腸道菌群及其代謝物的影響進行綜述，探討功能性碳水化合物-腸道菌群及其代謝物-NAFLD的內(nèi)在聯(lián)系，功能性碳水化合物可通過促進有益菌的增殖和抑制有害菌的生長來維持腸道菌群的穩(wěn)態(tài)，并進一步影響SCFAs、BAs、內(nèi)源性乙醇等腸道代謝物的水平，以此維護腸道屏障功能，減少炎癥和氧化應(yīng)激等對肝功能的損害，對NAFLD及其相關(guān)代謝性疾病起到調(diào)節(jié)作用。