通过具有益生元和益生菌特性的营养物质来调节肠道微生物群
Modulation of the gut microbiota by nutrients with prebiotic and probiotic properties
Adv Nutr(2014)
DOI 10.3945/an.114.005835
Abstract
Experimental data in animals, but also observational studies in humans, suggest that the composition of the gut microbiota differs in obese vs. lean individuals, in patients with vs. without diabetes, or in patients presenting other diseases associated with obesity or nutritional disbalance, such as non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD) or cardiovascular diseases. In this review, we describe how changes in the composition and/or activity of the gut microbiota by administration of nutrients with probiotic or prebiotic properties can modulate host gene expression and metabolism and thereby positively influence host adipose tissue development and related metabolic disorders.
现有研究表明，肠道菌群的组成在肥胖与瘦弱的个体、有糖尿病与无糖尿病的患者、呈现与肥胖或营养失衡相关的其他疾病的患者中存在差异，如非酒精脂肪肝(NAFLD)或心血管疾病。在这篇综述中，作者描述了通过添加益生菌或益生特性的营养物质，如何改变肠道微生物群的组成和/或活性，进而调节宿主基因的表达和代谢，积极影响宿主脂肪组织的发育和相关代谢紊乱。
本文包含了益生菌治疗肥胖及相关疾病的研究、益生菌型营养素在肥胖症及相关疾病治疗中的应用两部分内容。分析了益生菌通过抑制宿主体重和脂肪质量增加、减少肝脏脂肪组织中的炎症和脂肪堆积等肥胖并发症，在肥胖治疗和改善宿主健康中的作用。尤其是乳酸菌、双歧杆菌对于饮食诱导的肥胖小鼠改善及肥胖相关的代谢和免疫改变有积极的作用。也有研究提到益生菌能够降低膳食脂肪的吸收，减少肝脏糖异生。
大量动物研究也表明，益生菌的抗肥胖作用在一定程度上与调节脂糖代谢、减少脂肪细胞大小和脂肪组织炎症、减轻肝脏炎症有关。使用活微生物(益生菌)似乎也可以减少肥胖和相关的代谢紊乱。但临床研究仍然有限，需要进一步评估细菌代谢物的修饰对健康的影响，并且菌株间的比较也很少进行，益生菌的作用机制还需要进一步研究。
动物模型证实，在肥胖小鼠或大鼠的饮食中添加膳食菊粉型果聚糖(ITF)或阿拉伯木聚糖(arabinoxylans)，比较益生菌处理前后的小鼠，发现益生菌处理后超过100个序列存在差异，其中一些细菌增加了10倍，另一些减少了10倍，这意味着高度可发酵的碳水化合物如益生元，可以通过改变微生物组成，抵消一些代谢改变与肥胖有关，包括高血糖、炎症和肝脂肪变性。
有研究表明，益生元导致的肠道微生物群变化与改善肠道细菌功能和宿主能量代谢机制平衡相关。促进肠道激素的释放、改变肠道屏障的完整性和/或细菌源代谢物的释放，均可参与在过度喂养和肥胖的特定背景下改善宿主健康。
如果能够选择性地推广有益菌或膳食纤维、益生元及其他有益生菌特性的食品，对于确认这些营养物质在超重和肥胖营养管理中的相关性至关重要。此外，在推广使用益生菌或益生菌特质的营养物质之前，还需要明晰对抗肥胖和相关疾病的所需具体菌株和剂量。
Figure 1 Effect of prebiotics and probiotics on host pathophysiology related to obesity.
图1 益生菌和益生菌对肥胖相关宿主病理生理的影响。食物中的碳水化合物具有益生元特性能够通过控制肠道屏障功能和宿主免疫的细菌来改变肠道微生物群组成。在肠道中，益生元有助于改善肠道屏障功能，这一现象可以减少宿主体内脂多糖的易位，并减少与肥胖相关的低度炎症。益生元能促进控制食欲(增加饱腹感和减少饥饿感)和葡萄糖稳态(提高葡萄糖耐受性)的肠道激素的产生。益生元治疗还可以通过在组织水平上修饰基因表达来改善肝脂肪变性、肝胰岛素抵抗和肥胖。益生菌(活微生物)的施用对宿主代谢的影响并不相同:1）直接影响肠道上皮细胞中的微生物；2）调节肠道微生物群的组成，使其也能作用于肠道上皮；3）直接作用于宿主组织。与宿主组织的相互作用可以通过益生菌(如SCFAs、细菌代谢产物如不饱和脂肪酸PUFA、或胆汁酸代谢物)产生的生物活性化合物来介导。现有数据表明，益生菌的摄入与体重和脂肪组织重量的减轻、脂肪细胞大小的减少、糖脂代谢的调节、糖耐量的提高、脂肪组织和肝脏系统性炎症的减轻有关。
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