《腸道菌群問題研究6000字（論文）》

腸道菌群和大豆活性組分相互作用研究綜述報告摘要：相關研究表明，大豆可預防高血脂癥、更年期綜合癥、骨質疏松等疾病發(fā)生。在大豆發(fā)揮這些生理功能之前，需要依靠人體胃腸道對其進行代謝吸收。大豆中的大分子物質如蛋白質在消化酶的作用下分解為小分子肽或者氨基酸，接著這些多肽進入大腸供腸道微生物發(fā)酵利用。本文對大豆有效組分與腸道菌群的相互作用及對人體健康的影響進行綜述，以期為深入研究大豆制品及其活性成分在腸道發(fā)揮生理活性作用的機制相關方面的研究有所裨益。關鍵詞：活性組分；大豆；腸道菌群1引言腸道菌群是目前國內外研究的熱點。隨著研究的深入，人們發(fā)現(xiàn)腸道生態(tài)失調與代謝性疾病、免疫疾病、胃腸疾病、心血管疾病、神經系統(tǒng)疾病密切相關。因此，維持腸道菌群的平衡，維持腸道菌群的健康，對于預防和治療各種疾病具有重要意義。本文綜述了大豆活性成分與腸道菌群相互作用的研究現(xiàn)狀，以期為腸道菌群產品的開發(fā)提供參考。2人體健康與腸道菌群2.1腸道菌群腸道是人體最大的消化和排泄器官，其盤旋的布局被形象地稱為人體第二大腦。人體腸道內寄生著10萬億個細菌，它們能影響體重和消化能力、抵抗感染和自體免疫疾病的患病風險，還能影響人體對癌癥治療藥物的吸收[1]。腸道菌群按一定比例組合，彼此制約、彼此依存，在數(shù)量上與宿主構成一種共生共贏的生態(tài)平衡。2.2腸道微生態(tài)人體微生態(tài)系統(tǒng)由口腔、皮膚、尿道、腸道黏膜四種生態(tài)系統(tǒng)組成。腸道微生態(tài)系統(tǒng)是最重要和復雜的生態(tài)系統(tǒng)，微生物類型包括細菌、真菌、古菌和病毒。腸道微生態(tài)系統(tǒng)由正常的腸道菌群及其生存環(huán)境組成。腸道微生物量占人體微生物總量的78%。腸道細菌約有30屬1500余種，以厭氧菌為主[2]。細菌，兼性厭氧菌和需氧菌。2.3腸道菌群與疾病宿主一旦受到自身環(huán)境和外界環(huán)境變化的影響，就會破壞宿主與菌群之間的平衡，導致腸道微生態(tài)系統(tǒng)失衡，機體各種功能紊亂，導致疾病。導致腸道菌群失調的因素很多，包括宿主自身的基因型、飲食、年齡、疾病狀況、外來細菌等[3]。近年來，越來越多的研究發(fā)現(xiàn)腸道生態(tài)失調與許多疾病的發(fā)生密切相關，而且疾病的發(fā)病部位不僅限于腸道，甚至影響全身，還可能影響心理健康[4]-[6]。情況如表1所示。表1腸道菌群與疾病表3大豆活性組分及其功能3.1大豆活性組分大豆含有多種活性成分，有效成分的大豆研究側重于一般營養(yǎng)成分，如蛋白質、碳水化合物和脂肪，微量營養(yǎng)物質，如維生素、礦物質和植物化學物質，如大豆異黃酮、大豆皂苷，三種類型的物質，這些物質具有抗氧化、降血脂，調節(jié)腸道菌群平衡等生理功能[7]。3.2大豆活性組分的功能大豆的主要活性成分可分為以下三類：一般營養(yǎng)素、微量營養(yǎng)素和植物化合物。這三種不同的活性成分具有不同的生理功能。下表顯示了不同的功能。表1大豆主要活性組分的生理功能4大豆活性組分與腸道菌群的作用4.1腸道菌群促進大豆活性組分的吸收人類腸道菌群由多種微生物組成，約有500-1000種，多達101種。98%以上的腸道細菌屬于擬桿菌門（bacteroidetes）和擬桿菌門（bacteroidetes)，而變形菌門（proteobacteria)、放線菌門（actinobacteria)、梭狀芽孢桿菌（Clostridium）和微球菌（micrococcus）數(shù)量較少且多樣性較差。根據(jù)腸道菌群與宿主的不同關系，腸道菌群可分為以下三類[8]：1）與宿主共生的生理菌群，又稱共生菌和有益菌，如雙歧桿菌、乳桿菌等。2）與宿主共存的條件致病菌，又稱中性菌，如腸球菌、腸桿菌等；3）致病菌，又稱有害細菌，如變形桿菌、芽孢桿菌、金黃色葡萄球菌等。大豆蛋白、油脂、維生素和礦物質可直接被腸道黏膜消化吸收，而大豆的膳食纖維不能被小腸消化吸收，可被大腸部分或完全消化發(fā)酵。微生物群的分解產生短鏈脂肪酸，為結腸吸收氫氧化鈉創(chuàng)造環(huán)境，從而減少水分含量，減輕腹瀉。大豆異黃酮主要以結合糖苷和游離糖苷的形式存在[9]。游離糖苷可直接被腸黏膜吸收，而糖苷可阻礙胃和小腸的消化。生物利用度極低，必須經過腸道菌群進一步代謝到達結腸后才能被機體吸收[10]。只有與特定結構的腸道菌群相互作用，才能產生具有較高生物活性和生物利用度的新型微生物轉化物。大豆低聚糖是大豆中發(fā)現(xiàn)的另一種碳水化合物，被分為正常和功能性兩類。一般低聚糖可被人體消化吸收，提供能量，而功能性低聚糖則存在于人體中。唾液和腸黏膜沒有相應的水解酶，所以不能被身體消化吸收，直接進入大腸[11]。在盲腸和結腸中，厭氧菌產生的酶被水解和發(fā)酵成短鏈脂肪酸，然后通過腸壁被身體吸收。4.2大豆活性組分對腸道黏膜通透性的影響?zhàn)ひ簩佑刑囟毎置诘酿ひ核亍⑸锘钚砸蜃雍臀改c道激素。黏膜在正常工作時，可以通過自身的生化作用，抵抗和阻擋外界有害物質的入侵，從而調節(jié)機體的生理功能。保護腸道內壁[12]。大豆抗原蛋白如大豆球蛋白、β－和大豆球蛋白引起的過敏反應的重要表現(xiàn)之一是腸道黏膜屏障的破壞和腸道通透性的增加。這使得一些大分子或有害物質通過腸道黏膜上皮滲透和擴散，導致細菌代謝物或內毒素進入腸道體內循環(huán)系統(tǒng)[13]。二胺氧化酶（diamineoxidase,DAO）活性的增加與腸黏膜上皮細胞的壞死和脫落有關，是腸黏膜結構損傷的直接反應之一，是腸黏膜細胞成熟和完整的標志[14]。同時，細菌和/或內毒素（ET）可在腸黏膜結構化時遷移，觸發(fā)和/或刺激全身炎癥反應和多器官功能障礙。d－乳酸（D-LAC）作為腸道細菌的代謝產物，與血液中內毒素濃度升高、腸道組織結構紊亂或腸道通透性有關，是腸道功能完整性的重要指標之一。同時，通過建立小鼠動物模型，血漿D-LAC水平顯著升高，提示D-LAC可作為腸黏膜損傷、腸通透性改變和腸內毒素血癥的預警指標[15]。腸道受損時，血清DAO活性升高，血漿ET和D-LAC水平顯著升高。因此，血液中DAO、D-LAC、ET水平可作為評價腸黏膜通透性的重要指標。4.3大豆活性組分對腸道細胞凋亡的影響細胞凋亡是指細胞受到各種內外信號刺激后，由基因調控的自發(fā)的、有序的細胞死亡，又稱細胞程序性死亡，在所有多細胞生物的發(fā)育和內穩(wěn)態(tài)中起著重要作用。其影響是顯著的[16]。NF-KB信號通路除了在腸道炎癥和免疫中發(fā)揮重要作用外，還在抑制腸道凋亡中發(fā)揮重要作用。NF-xB通過調節(jié)細胞因子抑制凋亡來抑制凋亡。Nf-kb結合位點存在于促炎因子IL-6、I-8和I-1β的啟動子上。NF-KB信號通路在細胞凋亡中起重要作用，可受NF-XB調控[17]。具有抗凋亡作用。誘導或上調抗凋亡基因是抑制細胞凋亡的主要方法之一。細胞正常生理狀態(tài)下，p50/P65與抑制蛋白IkB結合形成三聚體時，抑制蛋白IkB與三聚體分離，p50/P65進入細胞核，與DNA上相應的位點結合。它會導致細胞凋亡[18]。caspase依賴性凋亡主要包括死亡受體信號通路（胞外信號通路）和線粒體凋亡通路（胞內信號通路）。細胞外信號通過結合特定的細胞因子死亡受體（TNFR1、Fas、CD95）和相應的配體（TNF-α、Fas和TRIAL)，并通過誘導鄰近效應激活Caspase-8。caspase8的初始激活下游效應蛋白Caspase-3和Caspase-7，產生相應的生理功能。線粒體介導的細胞內信號通路涉及線粒體結構和功能的改變[19]。當線粒體受到刺激時，細胞色素C通過線粒體外膜透性（MOMP）從線粒體釋放出來，然后與囊酶激活物相互作用從線粒體釋放出來。在D-ATP的參與下，1(APAF-1）結合并誘導構想改變和寡聚，形成7個APAF-1復合物，也稱為凋亡小體。凋亡細胞募集、二聚并激活啟動子Caspase9，而啟動子Caspase3和Caspase7被切斷并激活。bcl-2家族的抗凋亡蛋白bcl-2和Bcl-XL通過調節(jié)線粒體外膜通透性（MOMP）調控細胞凋亡。4.4腸道菌群對大豆活性組分的生物轉化大豆中的一些一般營養(yǎng)素和微量營養(yǎng)素可直接被腸道黏膜消化吸收，而大豆中的植物化合物如大豆異黃酮、大豆皂苷等則不能被腸道黏膜消化吸收。由于其體積大、脂溶性低、生物利用度低，難以直接發(fā)揮其生理作用。只有與特定結構的腸道菌群相互作用，才能產生具有較高生物活性和生物利用度的新型微生物轉化物[20]。大豆異黃酮主要以結合糖苷和游離糖苷的形式存在，只有與特定結構的腸道菌群相互作用，才能產生具有較高生物活性和生物利用度的新型微生物轉化物。大豆低聚糖是大豆中發(fā)現(xiàn)的另一種碳水化合物，被分為正常和功能性兩類。一般低聚糖可被人體消化吸收，提供能量，而功能性低聚糖則存在于人體中。游離糖苷可直接被腸黏膜吸收，而糖苷可阻礙胃和小腸的消化。生物利用度極低，必須經過腸道菌群進一步代謝到達結腸后才能被機體吸收。腸道微生物對飼料中大豆異黃酮的影響主要包括兩個方面，一方面是大豆異黃酮苷在腸道微生物的作用下釋放，其次是腸道菌群影響大豆異黃酮生物轉化的關鍵在于其分泌的酶。健康的成年人腸道細菌編碼的基因比身體本身多150倍[21]。從中可以看出遺傳資源及其編碼的酶是多種多樣的，它賦予腸道微生物群代謝多樣性。大豆皂苷根據(jù)其苷類可分為A組和B組。對大豆皂苷及其皂苷的生物利用度進行了比較研究，結果表明，大豆皂苷的生物利用度優(yōu)于相應的大豆皂苷。因此，只有將腸道菌群轉化為具有較高生物利用度的大豆皂苷，才能更好地發(fā)揮大豆皂苷的生理功能。采用液相色譜－質譜聯(lián)用技術研究了大豆皂苷在人腸內的代謝轉化[22]。大豆皂苷B對A549、MCF7、HeLa和HepG2細胞有較強的細胞毒性，而大豆皂苷I對A549、MCF7、HeLa和HepG2細胞無明顯的細胞毒性。因此，大豆皂苷I可以被腸道菌群代謝為糖苷B，對癌細胞有抑制作用。可產生毒性作用。桑尚元等人研究了人腸道菌群對大豆皂素II的代謝轉化，發(fā)現(xiàn)大豆皂素II先經微黃素酶轉化為大豆皂素IV,48小時后再轉化為大豆皂素B，是腸黏膜細胞成熟和完整的標志。只有與特定結構的腸道菌群相互作用，才能產生具有較高生物活性和生物利用度的新型微生物轉化物。大豆低聚糖是大豆中發(fā)現(xiàn)的另一種碳水化合物，被分為正常和功能性兩類。一般低聚糖可被人體消化吸收，提供能量，而功能性低聚糖則存在于人體中。唾液和腸黏膜沒有相應的水解酶，所以不能被身體消化吸收，直接進入大腸。同時，細菌和/或內毒素（ET）可在腸黏膜結構化時遷移，觸發(fā)和/或刺激全身炎癥反應和多器官功能障礙[23]。d－乳酸（D-LAC）作為腸道細菌的代謝產物，與血液中內毒素濃度升高、腸道組織結構紊亂或腸道通透性有關，是腸道功能完整性的重要指標之一。可以看出，在腸道菌群的作用下，大豆活性成分中不能被腸道黏膜直接消化吸收的糖苷可以被生物轉化為生物活性顯著提高的新物質，從而促進人體健康。4.5大豆組分與腸道菌群的作用方式目前，研究膳食組分與復雜腸道菌群系統(tǒng)的相互作用，體外厭氧發(fā)酵是研究膳食成分與復雜腸道菌群相互作用的常用方法之一。該技術可以更好地模擬人體恒溫、含氧等實際條件，避免了復雜腸道環(huán)境和多種干擾因素的影響，使研究單一因素對人體的影響成為可能。結果更加準確。認為動物模型的建立為研究飲食與腸道菌群的相互作用提供了思路。通過構建擬人化動物模型，可以克服研究人體對象時無法準確控制食物成分的缺點，減少不可控因素的影響。較為客觀地反映飲食成分的代謝情況。宏基因組學、轉錄組學、代謝組學等學科的迅速發(fā)展，為研究大豆活性成分與腸道菌群的相互作用提供了極大的便利。結合生物信息學工具，高通量微觀測序技術可識別大豆活性成分生物轉化過程中的生物有機物，并獲得高通量測試結果，分辨率和精確度。然而，宏基因組分析沒有區(qū)分經過基因和非通過基因，因此，采用抗反轉錄技術和蛋白質是特別必要的。復制學主要研究核糖核酸活性成分中的基因表達和主要生物群落的組織，從而促進功能基因的提取。蛋白質分析大豆活性成分生物轉化過程中某些糖核酸分解酶的特性，并與腸組的功能進行分析，并預測腸組功能的差異。復制是連接基因組信息和功能蛋白質的橋梁，是復制和新陳代謝組之間聯(lián)系的關鍵部分。新陳代謝技術有助于發(fā)現(xiàn)大豆活性成分的新陳代謝、潛在新陳代謝跡象、確定生物群落、了解多種成分、多種目標和多層機制。因此，多組分關聯(lián)分析將有助于進一步闡明大豆活性成分生理活性的物質基礎和腸道菌群介導的分子機制。獲得研究對象的一般特征。5結語腸道微生態(tài)系統(tǒng)是最重要和復雜的生態(tài)系統(tǒng)，微生物類型包括細菌、真菌、古菌和病毒。腸道微生態(tài)系統(tǒng)由正常的腸道菌群及其生存環(huán)境組成。大豆含有多種活性成分，有效成分的大豆研究側重于一般營養(yǎng)成分，如蛋白質、碳水化合物和脂肪，微量營養(yǎng)物質，如維生素、礦物質和植物化學物質，如大豆異黃酮、大豆皂苷，三種類型的物質，這些物質具有抗氧化、降血脂，調節(jié)腸道菌群平衡等生理功能。從目前的研究來看，雖然大豆成分與腸道菌群相互作用的研究已引起廣泛關注，但總體上還不完善，存在許多值得進一步探討的問題。為了提高大豆及其制品的生物利用度，有必要闡明大豆活性成分在腸道內的代謝機制和關鍵代謝調控。研究大豆異黃酮與腸道菌群之間的相互作用，尋找關鍵的代謝調節(jié)劑。目前主要集中在通過體外分離的單一細菌或者幾種腸道細菌的混合培養(yǎng)來研究它們對大豆活性成分代謝的作用，未來需要進一步明確活性成分與腸道菌群復雜系統(tǒng)的相互作用關系，在此過程中需要借助多組學相結合的技術手段，如宏基因組和代謝組學結合解析大豆活性成分在腸道內的代謝通路，這些需要在未來的學習和生活中進行更加深入地學習和研究。參考文獻[1]黃娜，尤春玲.大豆異黃酮代謝產物——雌馬酚的功能作用研究[J].農產品加工：下，2008(3):4.[2]房曉.低聚糖對乳桿菌生物活性的作用[D].山東大學.[3]瞿明仁，趙向輝.大豆素（大豆苷元）調控動物脂肪代謝的研究進展[C]//中國畜牧獸醫(yī)學會動物營養(yǎng)學分會第十二次動物營養(yǎng)學術研討會.0.[4]張遜,鄭衛(wèi)江,黃莎娜,等.Microbialconversionofdaidzeinaffectsfecalequolconcentrationandbacterialcompositionofratswithorwithoutovariectomy微生物轉化影響不同內源雌激素水平大鼠糞便雌馬酚含量和菌群結構[J].微生物學報,2012,52(007):866-874.[5]張光遠,吳曉利,張志明,等.大豆皂甙對高鹽飲食小鼠血壓和腸道菌群的影響[J].中國食物與營養(yǎng),2019,025(004):17-21,30.[6]釗守梅.菌肽蛋白對斷奶仔豬生產性能,腸道粘膜免疫功能和腸道菌群的影響[D].浙江大學,2014.[7]路文梅.藍莓及活性物質對腸道菌群失衡及腸癌作用的初步研究[D].大連醫(yī)科大學,2011.[8]吳雪嬌,趙力超,方祥,等.大豆活性組分和腸道菌群相互作用研究進展[J].食品科學,2021,42(13):8.[9]李秀芬.竹筍膳食纖維功能性質與生理作用研究.2016.[10]晏家友,賈剛,王康寧,等.緩釋復合酸化劑對斷奶仔豬消化道酸度及腸道功能的影響[J].畜牧獸醫(yī)學報,2009,40(12).[11]張振紅,黃仁錄,馬可為,等.大豆低聚糖對肉雞腸道菌群和