膳食、肠道微生物与人体健康摘要：膳食与宿主的代谢、免疫系统密切相关。大量报道表明膳食显著影响肠道菌群的组成和功能，进一步影响宿主生理。基于肠道菌群膳食干预的健康调控策略已成为研究热点。翟齐啸，储传奇，贺盼弟，陈卫综述了近年来国内外高水平团队的相关研究成果，介绍了膳食模式、膳食成分、功能膳食补充剂对肠道微生物及人体健康研究的相互关系，为相关膳食干预策略的开发提供一些借鉴和参考。膳食与人体健康密切相关，《Lancet》、《JAMA》、《TheNewEnglandJournalofMedicine》等杂志的报道均证明饮食状况与人群的死亡率及寿命相关[1-3]。近年来的研究也证明膳食是影响肠道菌群的重要因素，其影响程度甚至强于遗传因素[4-5]。大量报道表明不同膳食模式、特定膳食成分以及功能性膳食因子均可显著影响肠道菌群的结构、组成和功能，进而影响人体健康。基于此，作者拟从以上角度对“膳食-肠道菌群-人体健康”的关联作用进行综述。

1不当膳食模式诱导的肠道菌群紊乱及负面健康影响

1.1西方饮食

以红肉、加工食品、高精制糖和低膳食纤维为特征的西方饮食可导致宿主肠道微生态失衡，菌群的多样性下降，肠屏障通透性受损，进一步破坏肠道TH17/Treg平衡，引发促炎反应，从而增加炎症性肠病的风险[6]。西方饮食可诱导促炎微生物如某些Escherichiacoli的过度生长，导致短链脂肪酸（SCFAs）浓度显著降低，肠腔内胆盐组成改变，最终导致小鼠肠道屏障功能损伤[7-8]。这些对肠道菌群和肠道通透性的影响还会进一步加剧产内毒素的革兰氏阴性菌向血液中转移，引发系统性炎症，降低脑部胰岛素敏感性和增加神经炎症，最终对记忆功能产生负面影响[9]。Bruce-Keller等人将饲喂西方饮食小鼠的粪菌移植到抗生素处理过的小鼠后，也引起了受体小鼠的焦虑行为以及情境认知记忆削弱[10]。一项关于西方饮食与心脏功能障碍的研究表明，长期摄入西方高糖和饱和脂肪的饮食通过增加循环系统中氧化三甲胺（TMAO）的水平，引发小鼠心脏功能障碍；TMAO是一种肠道菌群依赖性代谢产物，已被认为心血管疾病发病的关键因素之一。而将3，3-二甲基-1-丁醇（三甲胺形成的抑制剂）补充给饲喂西式饮食的小鼠后，显著降低了血浆TMAO水平并预防心脏功能的损伤[11]。此外，多项研究表明，西方饮食导致肠道菌群失调和有害代谢产物增加，触发宿主先天免疫激活，从而引发脂肪炎症[12]、动脉粥样硬化[13-14]、非酒精性脂肪肝[15]等疾病。

1.2高脂饮食

年《Gut》杂志上一篇报道研究了等热量但不同脂质含量的3种饮食（20%、30%、40%）对成年人（n=，为期6个月）肠道菌群和粪便代谢物的影响，发现低脂饮食显著增加菌群α多样性以及Blautia和粪便杆菌属的丰度，同时血液中代谢疾病相关代谢产物（对甲酚和吲哚）也随着减少；而高脂饮食导致肠道中Alistipes和拟杆菌属显著增加、粪便杆菌属显著减少、总SCFAs水平减少，并伴随着血液中促炎因子增加[16]，对代谢系统带来隐患。年发表于《Microbiome》上的一项研究利用对高脂饮食敏感性不同的BL6小鼠与Sv小鼠验证肥胖小鼠肠道菌群的改变与高脂饮食和肥胖本身之间的关系，发现高脂饮食，而非肥胖，导致了肠道菌群的改变[17]，结果提示与遗传背景相比，饮食可能更容易扰动肠道菌群。一项针对母亲孕期饮食类型与婴儿肠道菌群变化的研究（n=）发现母亲在孕期饮食不同，胎粪菌群组成不同；母亲在孕期摄入高脂饮食，导致婴儿胎粪中拟杆菌缺失，孩子出生6周后该菌依然缺失[18]。动物实验表明，母鼠怀孕期间暴露高脂饮食导致子鼠厚壁菌门增多，引起产IL-17的3型天然淋巴细胞（ILC3）扩增，增加对肠道炎症的易感性，通过阻断IL-17可逆转子代肠道炎症[19]。此外，近年来多项研究表明，高脂饮食导致的肠道菌群失调还可进一步导致精子质量降低[20]，食物过敏[21]，骨骼损害[22]，食管癌变等[23]。

1.3高盐饮食

年发表于《Nature》的研究发现，高盐饮食通过诱导TH17细胞而扰动自身免疫并引发高血压，同时破坏了小鼠的肠道微生物组，尤其是显著减少鼠乳杆菌。有趣的是，对高盐饮食小鼠回补鼠乳杆菌可通过抑制TH17细胞异常增高而防止盐诱导的实验性自身免疫性脑脊髓炎和高血压恶化。这样的结果也在临床试验中得到验证[24]。最近《CirculationResearch》上发表的一项研究发现，移植健康大鼠的粪菌可显著降低高盐饮食大鼠的血压，而移植高血压大鼠的粪菌可显著升高健康大鼠的血压。高盐饮食显著改变了大鼠的肠道菌群组成，减少脆弱拟杆菌，从而增加血清及肠道中的皮质酮水平以促进血压的提升，而脆弱拟杆菌可通过其代谢产物花生四烯酸抑制皮质酮的产生[25]。也有报道表明高盐饮食通过改变小鼠肠道菌群的组成和功能，显著降低乳酸菌属相对丰度和丁酸产量，加剧促炎基因的表达，使DSS和DNBS诱导的结肠炎更加严重[26]。此外，孕妇高盐饮食会引起肠道微生物紊乱及免疫系统失调，尤其是刺激TH17细胞功能异常，从而增加后代自闭症风险[27]。

2有益膳食模式对肠道菌群的调节及健康改善作用

2.1地中海饮食

与高脂高糖为特征的西方饮食模式相比，以植物性食物（即蔬果，豆类，谷类食品）为主，食用橄榄油、每日适量奶酪、酸奶，每周适量鱼、禽、蛋鱼类的地中海饮食被认为是更为健康的膳食模式。年发表在《Gut》上的一篇研究评估了个意大利人的肠道菌群、肠道代谢组与饮食类型的关系，发现地中海饮食能显著增加普氏菌属和某些降解纤维的厚壁菌；对地中海饮食依从性越高的人，其粪便中SCFAs越高，尿液中TMAO水平越低[28]。相似地，最近在《Gut》发表的一项研究（n=，为期1年）发现地中海饮食可增加菌群的多样性和短链/支链脂肪酸的产生，减少次级胆汁酸、对甲酚、乙醇的产生，同时地中海饮食富集出的特定细菌类群（Faecalibacteriumprausnitzii，Bacteroidesthetaiotaomicron，Prevotellacopri等）与老年人的健康指标及认知能力改善正相关，并与炎症标志物呈负相关[29]。类似研究结果也被发表在其他营养学杂志中，证明地中海饮食对菌群的调节可有效降低代谢综合征、心血管疾病的发病风险[30-31]。

2.2禁食

年《CellMetabolism》上的一篇研究发现15个周期的隔日进食选择性刺激了小鼠体内白色脂肪向米色脂肪的生成，并显著改善了肥胖，胰岛素抵抗和肝脂肪变性；同时，肠道菌群组成发生变化，伴随着菌群发酵产物乙酸盐和乳酸盐升高，并选择性上调米色细胞中单羧酸盐转运蛋白1的表达。无菌小鼠并未出现类似情况，但接受隔日进食小鼠的菌群后脂肪棕色化被激活，代谢稳态被改善[32]。年《CellMetabolism》上的另一项研究证明隔日禁食增加多发性硬化小鼠肠道菌群多样性，使乳杆菌科、拟杆菌科和普雷沃氏菌科富集，并有效调节调节肠道内TH17/Treg细胞比例失衡，从而缓解多发性硬化。这些结果也得到了通过粪菌移植和临床试验的验证[33]。最近一项研究利用多组学技术探究了隔日禁食缓解Ⅱ型糖尿病引起认知障碍的机制，发现隔日禁食选择性富集出以乳杆菌属为主的微生物群落，增加3-吲哚丙酸、5-羟色胺、SCFAs和牛磺熊去氧胆酸等菌群代谢产物，从而增强大脑海马的线粒体生成和能量代谢以及神经突触结构，并减轻小鼠的认知记忆障碍；补充上述菌群代谢产物给经抗生素处理过的小鼠后出现类似效果，说明隔日禁食可通过“肠道菌群-代谢物-脑”轴发挥神经保护作用[34]。另外，近两年《CellReport》、《Microbiome》上的2篇报道探究了其他不同形式的禁食方式对肠道菌群组成和机体健康的影响，如周期性禁食（第1天摄入日常卡路里的50%，第2~4天摄入10%）可刺激乳杆菌属及双歧杆菌科增殖、增加肠道肝细胞数量、缓解肠道炎症、缓解IBD病理表征[35]。对小鼠进行短期限制卡路里摄入可导致炎症标记物水平降低，并富集出以乳酸菌占绝对优势的细菌群落；将分离出的一株乳杆菌CR定植于老年小鼠体内可改善肠屏障功能破坏和系统性炎症[36]。此外，其他有益膳食模式包括生酮饮食、低麸质饮食、素食和日本饮食也被证明可通过调节肠道菌群的组成和功能，进而预防及改善人体多种疾病（见表1）。

表1其他有益膳食模式对肠道菌群和宿主健康的影响

Table1Effectsofotherbeneficialdietarypatternsongutmicrobiotaandhosthealth

3膳食成分对肠道菌群及宿主健康的影响

3.1膳食脂肪

年《Microbiome》杂志