2021飲食結(jié)構(gòu)影響腸道微生態(tài)在結(jié)直腸腫瘤中的作用

1、2021飲食結(jié)構(gòu)影響腸道微生態(tài)在結(jié)直腸腫瘤中的作用(全文)人類(lèi)腸道微生態(tài)約由100萬(wàn)億個(gè)成員組成，其編碼基因超過(guò)330萬(wàn)個(gè)。 腸道微生態(tài)參與了結(jié)直腸腫瘤等多種疾病的發(fā)生、發(fā)展。飲食是腸道 微生態(tài)主要的影響因素，目前硏究最多的飲食結(jié)構(gòu)有西方化飲食、素 食飲食、地中海飲食和生酮飲食。結(jié)直腸腫瘤是全球最常見(jiàn)的惡性腫 瘤之一，大部分結(jié)直腸腫瘤的發(fā)病與飲食和生活方式有關(guān)。近年來(lái)， 大量研究聚焦于飲食-腸道微生態(tài)-宿主與疾病的相互作用，未來(lái)有望 通過(guò)選擇正確的飲食結(jié)構(gòu)、制訂個(gè)體化飲食方案影響腸道微生態(tài)，干 預(yù)與防治疾病。本文就飲食結(jié)構(gòu)對(duì)腸道微生態(tài)的影響及其在結(jié)直腸腫 瘤中的作用進(jìn)行綜述。腸道微生態(tài)腸型概述

2、腸道微生態(tài)是微生物不斷定植形成的相對(duì)穩(wěn)態(tài)，2011年Arumugam 等基于人群調(diào)查提出腸型(enterotype )的概念。腸型指腸道內(nèi)多方 位密集分布的主體菌，具有很強(qiáng)的抗性和彈性，主要包括晉氏菌、擬 桿菌和瘤胃球菌。腸型的建立主要發(fā)生在出生后936個(gè)月，且不受 年齡、性別、BMI、國(guó)籍等影響，與長(zhǎng)期飲食結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，短期飲 食方式轉(zhuǎn)換盡管會(huì)引起腸型內(nèi)微生物組成改變但仍保持穩(wěn)定。2018 年一項(xiàng)針對(duì)腸型的研究再次證實(shí)，普氏菌和擬桿菌是腸道微生態(tài)的核 心組分，但其確切定義和分類(lèi)仍在不斷完善中。飲食結(jié)構(gòu)對(duì)腸道微生態(tài)的影響(1) 西方化飲食隨舂西方工業(yè)化進(jìn)程加速，西方化飲食逐漸成為主流飲食模式，

3、以高 脂高蛋白、低纖維為特征，包含大量超加工食品。長(zhǎng)期西方化飲食會(huì) 引起腸道微生態(tài)多樣性下降，形成腸型擬桿菌屬。1西方化飲食對(duì)腸道微生態(tài)組成的影響：2010年，De Filippo等通過(guò)高通量測(cè)序和生物化學(xué)分析比較了歐洲 兒童和非洲農(nóng)村兒童的糞便微生物，結(jié)果顯示非洲農(nóng)村兒童糞便中厚 壁菌門(mén)豐度下降，擬桿菌門(mén)顯著富集，尤其以晉氏菌屬和木聚糖屬富 集為主，相應(yīng)代謝產(chǎn)物短鏈脂肪酸(short chain fatty acid , SCFA ) 顯著增加，致病性腸桿菌科明顯降低。2017年，De Filippo等發(fā)現(xiàn) 暴露于西方化飲食的非洲城市兒童腸道微生態(tài)發(fā)生了適應(yīng)性改變，逐 漸與歐洲兒童相似。因此

4、，飲食能夠?qū)δc道微生態(tài)的組成造成影響， 并且可以獨(dú)立于宿主基因組發(fā)揮作用。2012年，Devkota等對(duì)無(wú)特定病原體級(jí)小鼠進(jìn)行為期21 d的飲食干 預(yù)，飲食干預(yù)包括飽和脂肪酸、多不飽和脂肪酸和低脂飲食，前兩者 同屬高脂飲食。結(jié)果顯示在高脂飲食干預(yù)下，腸道微生態(tài)多樣性下降, 厚壁菌門(mén)豐度下降，擬桿菌門(mén)顯著富集；低脂飲食干預(yù)下,腸道微生 態(tài)多樣性增加，厚壁菌門(mén)豐度增高。其中飽和脂肪酸導(dǎo)致沃氏嗜膽菌 的豐度急劇升高，究其原因?yàn)轱柡椭舅岽龠M(jìn)肝臟產(chǎn)生?；悄懰?，刺 激硫酸鹽還原菌生長(zhǎng)沃氏嗜膽菌是硫酸鹽還原菌之一，而硫酸鹽還 原菌能誘導(dǎo)腸道炎癥。西方化飲食還有一個(gè)特征，即包含大量的超加工食品和多種添加劑。

5、2017年Chassaing等發(fā)現(xiàn)乳化劑聚山梨醇酯80和竣甲基纖維素能夠 改變微生物群的基因組成，促進(jìn)鞭毛蛋白表達(dá)，進(jìn)而増加促炎潛力加 重腸道炎癥。2西方化飲食影響腸道微生態(tài)的機(jī)制：西方化飲食可導(dǎo)致腸道微生態(tài)多樣性下降，是因?yàn)槲鞣交嬍橙鄙倌c 道微生物可利用的碳水化合物(microbiota-accessible carbohydrate , MAC )和脫細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)素的轉(zhuǎn)換。MAC包括寡糖和多糖，由糖苜鍵連接。腸道微生物具有多種糖苜水解 酶和多糖裂解酶，可以將復(fù)雜的碳水化合物分解成可利用的低聚糖或 單糖，從而產(chǎn)生多種代謝產(chǎn)物，其中以SCFA最重要。SCFA包括丙 酸鹽和丁酸鹽，可以通過(guò)中樞神經(jīng)

6、系統(tǒng)和G蛋白偶聯(lián)受體調(diào)節(jié)機(jī)體能 量穩(wěn)態(tài)，同時(shí)還可以作為組蛋白去乙?；敢种苿┯绊懰拗骰虻谋?觀遺傳修飾。MAC在西方化飲食中含量低，而在膳食纖維中含量較高， 因此，西方化飲食可使腸道微生態(tài)能量來(lái)源減少、多樣性下降和SCFA 等代謝產(chǎn)物生成減少,從而引發(fā)機(jī)體病理改變。Sonnenburg等硏究 發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)期缺乏MAC會(huì)引起特定菌群長(zhǎng)期缺失，且無(wú)法通過(guò)飲食攝 入MAC進(jìn)行彌補(bǔ)。然而，低MAC攝入可引起腸道微生態(tài)多樣性下 降，但菌群豐度并未明顯下降,其機(jī)制之一是腸道菌群可以從腸黏膜 獲取糖蛋白作為能源替代，但這會(huì)造成腸道黏膜過(guò)度侵蝕、腸黏膜屏 障破壞、病原體易感性增加而引起炎癥。不同于傳統(tǒng)飲食儲(chǔ)存在

7、細(xì)胞內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)素，脫細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)素存在于細(xì)胞外, 其為微生物提供了更易消化的底物。西方化飲食的大部分能量以脫細(xì) 胞營(yíng)養(yǎng)素形式提供易于獲得的營(yíng)養(yǎng)素，促進(jìn)優(yōu)勢(shì)菌群生長(zhǎng)，導(dǎo)致微生 物多樣性下降。（二）素食飲食素食飲食指以膳食纖維攝入為主。長(zhǎng)期素食飲食可以有效改善腸道微 生態(tài)的多樣性和穩(wěn)定性，促進(jìn)形成腸型普氏菌屬。1素食飲食對(duì)腸道微生態(tài)組成的影響: 2015年，Tap等對(duì)19名健康志愿者進(jìn)行為期6周的基礎(chǔ)飲食加10 g/d或40 g/d膳食纖維的飲食干預(yù)，發(fā)現(xiàn)較高的膳食纖維攝入能夠 增加微生態(tài)的多樣性和穩(wěn)定性，昔氏菌和糞球菌豐度明顯增加。普氏 菌能從抗性淀粉和低聚糖中提取能量，促進(jìn)腸道消化無(wú)法代謝的碳水 化

8、合物，從而使代謝產(chǎn)物SCFA增多，腸道和糞便的pH值隨之降低， 形成的酸性環(huán)境有效抑制了大腸埃希菌等機(jī)會(huì)致病菌的生長(zhǎng)。2素食飲食影響腸道微生態(tài)的機(jī)制：素食飲食可有效改善腸道微生態(tài)的多樣性和穩(wěn)定性，究其原因，一方 面其使微生物的能量來(lái)源MAC增加，另一方面通過(guò)改變腸道轉(zhuǎn)運(yùn)速 率影響腸道微生態(tài)。研究表明膳食纖維對(duì)腸道神經(jīng)元的損害較西方化 飲食輕，腸道內(nèi)容物的混合和轉(zhuǎn)運(yùn)速率較西方飲食快，導(dǎo)致人體的腸 道輸出、糞便細(xì)菌量和SCFA水平隨之增加。腸道轉(zhuǎn)運(yùn)速率會(huì)影響膳 食底物的消化率和發(fā)酵能力，進(jìn)而影響能量吸收，改變腸道微生態(tài)的 組成。（三）地中海飲食18世紀(jì)50年代,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)地中海地區(qū)的人群心血管疾病

9、的發(fā)病率 和死亡率均較低，當(dāng)?shù)仫嬍程攸c(diǎn)是大量攝入橄欖油、水果、堅(jiān)果、蔬 菜和谷物，適量攝入魚(yú)類(lèi)和家禽，低攝入乳制品、肉類(lèi)和糖果，以及 適量攝入葡萄酒，這種飲食特征被稱(chēng)為地中海飲食。與其他健康飲食 方式相比，地中海飲食的重要特征是允許攝入來(lái)自橄欖油、堅(jiān)果和魚(yú) 類(lèi)的脂肪，同時(shí)用餐期間適量攝入紅葡萄酒。硏究人員常采用地中海 飲食評(píng)分評(píng)估人群對(duì)地中海飲食的依從性。地中海飲食包括足量纖維的攝入，對(duì)腸道微生態(tài)的影響與膳食纖維相 似；多不飽和脂肪酸是地中海飲食脂肪攝入的主要形式，其主要來(lái)源 于橄欖油、堅(jiān)果和魚(yú)類(lèi)。2018年，一項(xiàng)開(kāi)放性、隨機(jī)、交叉試驗(yàn)對(duì)健 康人群進(jìn)行多不飽和脂肪酸的飲食干預(yù)，發(fā)現(xiàn)雙歧桿菌、乳

10、酸菌、 瘤胃球菌屬的顫螺旋菌增加，部分產(chǎn)生SCFA的菌群也可逆性增加， 糞桿菌屬和糞球菌屬豐度下降，但厚壁菌門(mén)和擬桿菌門(mén)比例無(wú)明顯改 變。紅酒中的多酚能夠促進(jìn)腸道中乳酸菌、雙歧桿菌、糞桿菌等有益 菌的生長(zhǎng)。（四）生酮飲食生酮飲食的特征是低碳水化合物和高脂肪攝入，其脂肪克數(shù)與碳水化 合物加蛋白質(zhì)總克數(shù)的比例為3:1或4:1，因此90%的能量來(lái)自脂肪， 只有10%來(lái)自碳水化合物和蛋白質(zhì)。生酮飲食通過(guò)脂肪代謝誘導(dǎo)酮體 生成，將主要的熱量來(lái)源從碳水化合物轉(zhuǎn)移到脂肪。2018年，Ma等對(duì)健康雄性C57BL/6小鼠予生酮飲食干預(yù)，發(fā)現(xiàn)其 腸道微生態(tài)多樣性下降，這與碳水化合物攝入減少，以多糖為能量來(lái) 源的菌

11、群減少相關(guān)。此外，該研究還發(fā)現(xiàn)腸道有益菌如艾克曼菌和乳 桿菌增加，SCFA產(chǎn)生增加，促炎菌群如脫硫弧菌和桿菌屬豐度下降。飲食腸道微生態(tài)在結(jié)直腸腫瘤中的作用1西方化飲食影響腸道微生態(tài)在結(jié)直腸腫瘤中的作用:研究認(rèn)為，西方化飲食對(duì)結(jié)直腸腫瘤的發(fā)生有促進(jìn)作用?；谌蝻?食結(jié)構(gòu)和結(jié)直腸腫瘤發(fā)病率的硏究發(fā)現(xiàn)，西方化飲食攝入趣多的國(guó)家, 結(jié)直腸腫瘤的發(fā)病率越高。高脂飲食是結(jié)直腸腫瘤的危險(xiǎn)因素，一方 面,高脂飲食使腸道膽汁酸增加，后者經(jīng)細(xì)菌代謝為脫氧膽酸促進(jìn)腫 瘤發(fā)生；另一方面，高脂飲食引起的腸道微生態(tài)組成改變及其代謝產(chǎn) 物變化能夠促進(jìn)炎癥和免疫失調(diào)，其中硫酸鹽還原菌的豐度増加，通 過(guò)使其代謝產(chǎn)物硫化氫増加

12、，促進(jìn)UC等炎癥，從而間接促進(jìn)結(jié)直腸 腫瘤的發(fā)生。目前并無(wú)前瞻性硏究或隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)證實(shí)高脂攝入會(huì)增 高結(jié)直腸腫瘤的發(fā)病率。需特別注意的是，有研究表明攝入3多不 飽和脂肪酸能夠抑制花生四烯酸衍生的類(lèi)花生酸生物合成,調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄 因子活性，減少炎癥發(fā)生，從而與結(jié)直腸腫瘤的發(fā)生反向關(guān)聯(lián)。超加 工肉類(lèi)的攝入能夠増加結(jié)直腸腫瘤的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)，這與肉類(lèi)在高溫烹飪 過(guò)程中產(chǎn)生的N-硝基化合物和雜環(huán)胺具有致癌作用密切相關(guān)。2素食飲食影響腸道微生態(tài)在結(jié)直腸腫瘤中的作用:素食飲食對(duì)結(jié)直腸腫瘤的發(fā)生具有抑制作用?；谌蝻嬍辰Y(jié)構(gòu)與結(jié) 直腸腫瘤發(fā)病率的研究發(fā)現(xiàn)，素食飲食攝入越多的國(guó)家如非洲地區(qū)， 結(jié)直腸腫瘤的發(fā)病率越低。膳食

13、纖維對(duì)結(jié)直腸腫瘤具有抑制作用，究 其原因，一方面膳食纖維能夠增加腸道輸出，提高糞便質(zhì)量，縮短運(yùn) 輸時(shí)間，降低腸道中細(xì)菌發(fā)酵產(chǎn)生的致癌物濃度；另一方面，素食飲 食引起晉氏菌等特定菌群的豐度改變，主要使微生物代謝產(chǎn)物SCFA 增加?；诮Y(jié)直腸腫瘤細(xì)胞的瓦博格效應(yīng)，SCFA尤其是丁酸鹽不僅 作為正常結(jié)腸上皮細(xì)胞的能量來(lái)源，也在腫瘤細(xì)胞內(nèi)作為組蛋白去乙 ?；敢种苿┮种萍?xì)胞增殖，促進(jìn)細(xì)胞凋亡。3地中海飲食影響腸道微生態(tài)在結(jié)直腸腫1中的作用:地中海飲食可減少心血管疾病的發(fā)生，是目前最好的心血管健康飲食 模式。201 6年，Rosato等匯總了 3項(xiàng)病例對(duì)照試驗(yàn)，包括3745例 結(jié)直腸癌患者和6804例非

14、結(jié)直腸癌住院患者的數(shù)據(jù)，結(jié)果顯示與地 中海飲食最低依從度組相比，最高依從度組的OR值為0.52 ,表明地 中海飲食能夠降低結(jié)直腸腫瘤的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)。4生酮飲食影響腸道微生態(tài)在結(jié)直腸腫瘤中的作用: 目前生酮飲食已被用于經(jīng)抗驚厥藥物治療無(wú)效的癲癇患者,且與神經(jīng) 退行性改變、腦腫瘤、乳腺癌和前列腺腫瘤等也有相關(guān)性,但有關(guān)生 酮飲食與結(jié)直腸腫瘤相關(guān)性的硏究較少。2018年，Nakamura等對(duì) 小鼠結(jié)腸癌皮下移植瘤進(jìn)行傳統(tǒng)飲食和生酮飲食干預(yù)，發(fā)現(xiàn)生酮飲食 能夠顯著降低腫瘤質(zhì)量和體積，該硏究第1次在動(dòng)物模型上證明沒(méi)有 能量限制的生酮飲食能夠改善腫瘤表型。結(jié)語(yǔ)與展望飲食結(jié)構(gòu)是腸型形成的重要影響因素，不同飲食結(jié)構(gòu)能夠顯著改變腸 道微生態(tài)的組成和代謝。腸道微生態(tài)的改變通過(guò)炎癥、免疫、代謝等 方式影響宿主及其疾病的發(fā)生、發(fā)展。對(duì)于結(jié)直腸腫瘤，西方化