劉婭薇, 惠華英, 譚周進

劉婭薇, 惠華英, 譚周進, 湖南中醫(yī)藥大學(xué)微生物教研室 湖南省長沙市 410208

核心提要： 食用油在維持機體腸道菌群平衡中起了重要作用, 其攝入過量已證實與多種慢性代謝性疾病密切相關(guān).本文從積累、代謝、腸道微生物等方面述評其致病機制, 深入研究后揭示食用油攝入不當(dāng)會引發(fā)脂質(zhì)代謝紊亂、慢性炎癥、血管內(nèi)皮損傷、腸道菌群失衡等, 最終導(dǎo)致相關(guān)慢性代謝病的發(fā)生發(fā)展, 并提出可通過靶向腸道菌群的變化制定符合國情的膳食策略.

0 引言

早至周代, 文獻中有不少烹飪用膏的記載.《周禮·天官·應(yīng)人》： “凡用禽獸, 春行羔豚, 膳膏香; 夏行腒鱐,膳膏臊; 秋行犢麤, 膳膏腥; 冬行鱻羽, 膳膏膻”.此處的“膏”就是我們所說的食用油, 食用油能夠提供人體熱能和必需脂肪酸, 是促進脂溶性維生素吸收的重要食物.油脂能夠提供豐富的營養(yǎng), 但同時也會誘發(fā)脂肪肝、肥胖癥、心血管疾病、高血糖、高血脂以及影響子代發(fā)育等[1].中國膳食營養(yǎng)素參考攝入量(dietary reference intakes, DRIs)推薦居民DRIs： 脂肪占總能量20%-30%, 總碳水化合物占總能量50%-65%[2].膳食中脂肪和碳水化合物是重要的產(chǎn)熱營養(yǎng)素, 近年來人們對食用油脂的衛(wèi)生及安全缺乏足夠認識, 攝入脂肪、碳水化合物增多, 引起人體腸道菌群失調(diào)促使一系列疾病發(fā)生, 這也使油脂攝入量逐漸成為腸道疾病研究的焦點,預(yù)防膳食相關(guān)疾病成為醫(yī)學(xué)界的研究重點和方向[3].

隨著生活水平的提高, 消費者對食用油脂的需求呈現(xiàn)多樣化.有富含單不飽和脂肪酸(monounsaturated fatty acids, MUFA)的橄欖油、富含多不飽和脂肪酸(polyunsaturated fatty acids, PUFA)的豆油、富含飽和脂肪酸(saturated fatty acids, SFA)的豬油等.脂肪酸構(gòu)成不同的油脂對健康的影響也不一樣, 研究不同油脂對健康的影響對油脂的健康效應(yīng)及指導(dǎo)居民合理選擇食用油具有重要意義[4].

本文述評近年來食用油攝入過量與多種慢性疾病關(guān)系的研究, 深入了解高脂飲食與疾病之間的關(guān)系, 以提高適當(dāng)攝入油脂的認知, 為慢性代謝病的防治開拓新的思路和方向、科學(xué)膳食的制定方案提供新參考和依據(jù), 對進一步闡明疾病的病因及發(fā)病機制, 優(yōu)化治療策略意義重大.

1 食用油的概述

油脂代謝主要受遺傳因素、激素、酶等調(diào)節(jié), 在維持能量平衡、參與信號識別、免疫調(diào)節(jié)等方面發(fā)揮重要作用, 當(dāng)這些因素出現(xiàn)異常時造成腸道功能、脂肪代謝紊亂從而導(dǎo)致慢性代謝性疾病的發(fā)生.長期不合理膳食結(jié)構(gòu)是導(dǎo)致脂肪異常代謝的主要原因之一[1].食用油是由不同的脂肪酸混合組成, 按其飽和程度分類為： SFA; 不飽和脂肪酸(unsaturated fatty acids, UFA)又分為MUFA和PUFA; PUFA; 反式脂肪酸(trans fat acids, TFA).這些脂肪酸均是維持人體正常生理功能不可缺少的物質(zhì), 但其攝取過量或不足都會導(dǎo)致人體的代謝紊亂, 因此脂肪酸合理比例的攝取對生長、血脂水平的變化、發(fā)育及疾病防治具有非常重要的意義[5,6].

SFA主要來自于動物油脂.若攝入過量SFA可使血液的甘油三酯(triglyceride, TG)升高, 并且SFA使LDL-C與TC升高的作用相平衡[7], 同時可調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答和炎癥反應(yīng)、抑制腫瘤生長、促進細胞分化和凋亡的作用[8].UFA主要是油酸[9], 有改善胰島素抵抗、保護心血管、預(yù)防心臟病等作用.近些年來富含多UFA的植物油已被大量科學(xué)研究證明會加重人體炎癥、增加細胞突變, 導(dǎo)致一系列疾病如癌癥、心血管疾病、多囊卵巢等[10,11].目前有少數(shù)研究表明天然TFA并不會像人造TFA一樣導(dǎo)致心血管疾病和致癌[12](圖1).

2 高脂飲食健康效應(yīng)及與腸道微生物的關(guān)系

2.1 肥胖癥 肥胖病因受遺傳、飲食、生活習(xí)慣等多種因素的影響, 在我國肥胖癥同樣是個不容忽視的問題,目前我國人口中體重超標者占總?cè)丝诘?5%, 并呈現(xiàn)年輕化、低齡化趨勢, 兒童肥胖的發(fā)病率較15年前增加了20倍[13].脂肪是產(chǎn)生能量最高的營養(yǎng)素, 是生命活動所需要熱量的重要來源, 在《中國居民營養(yǎng)素與慢性病狀況報告(2015年)》中2012年中國居民膳食脂肪提供能量比例為32.9%, 其中城市為36.1%, 與《中國居民膳食指南(2007)》推薦攝入量的30%上限相比, 城市高出了6.1%[14].不良飲食習(xí)慣會對腸道正常的菌群數(shù)量、比例、結(jié)構(gòu)造成對機體的能量代謝的影響[15].由飲食習(xí)慣誘發(fā)的肥胖與腸道末端的微生態(tài)菌群有著顯著的關(guān)系[16].PUFA對機體肥胖誘導(dǎo)的腸道微生態(tài)紊亂能起到一定的改善功效并有效控制體重增加[17], 某些短鏈脂肪酸如醋酸酯, 能改善腸道微生物菌群落結(jié)構(gòu), 使厚壁菌的數(shù)量減少, 擬桿菌數(shù)量增加, 并抑制慢性炎癥的發(fā)生, 高脂肪飲食喂養(yǎng)引起的體重增加也顯著地受到一定的抑制[18].

圖1 常用食用油脂中主要脂肪酸的組成(單位為%).

在內(nèi)外環(huán)境的影響下, 腸道菌群結(jié)構(gòu)的改變對食物中多糖成分的降解效率產(chǎn)生影響, 進而機體對能量的攝入增多導(dǎo)致肥胖發(fā)生率提高[19].肥胖與腸道菌群的關(guān)系非常密切, 與調(diào)節(jié)宿主肥胖相關(guān)基因的難度相比, 通過改變腸道微生物組成來調(diào)節(jié)腸道菌群基因模式, 達到腸道菌群轉(zhuǎn)錄組、蛋白質(zhì)組和代謝組的改變, 進而調(diào)節(jié)宿主能量相關(guān)代謝水平的方法, 更為方便可行[20].Den等[21]發(fā)現(xiàn)SCFA能夠通過誘導(dǎo)腺苷酸活化蛋白激酶(adenylate-activated protein kinase, AMPK)磷酸化抑制乙酰輔酶A羧化酶活性, 使下游肉堿軟脂酰基轉(zhuǎn)移酶1活性增加從而刺激線粒體的脂肪酸氧化, 并促進能量消耗進而減少脂肪蓄積.此外, 有研究發(fā)現(xiàn)腸道菌群發(fā)酵產(chǎn)生的丁酸通過激活A(yù)MPK可明顯改善脂肪酸氧化, 增加機體對脂肪酸的利用從而減輕脂肪堆積[22].因此, 通過調(diào)節(jié)腸道菌群影響能量代謝對改善肥胖有直接作用[23].若將腸道菌群組成的變化作為成為治療肥胖人群的一個重要靶點和早期診斷的生物標記物來預(yù)警疾病, 糾正失衡的菌群使其宿主機體恢復(fù)穩(wěn)態(tài), 修復(fù)腸道微生態(tài)平衡成為了疾病預(yù)防的新靶點, 且有明顯治療效果的同時也降低治療費用[24].

2.2 糖尿病 糖尿病是因胰島素絕對或相對不足引起的一種營養(yǎng)代謝性疾病, 其主要表現(xiàn)為糖代謝紊亂, 分解代謝大于合成代謝[25].有研究表明2型糖尿病患者直接增加富含EPA、DHA的n-3多不飽和脂肪酸攝入有利于減輕胰島素抵抗及控制血糖水平[26].腸道菌群可通過免疫調(diào)節(jié)及改變腸道的通透性導(dǎo)致糖尿病的發(fā)病[27].Silva等[28]研究發(fā)現(xiàn)飲食中脂肪和碳水化合物過高, 不僅會對脂肪代謝產(chǎn)生影響, 而且影響與糖代謝相關(guān)的酶的活性, 引發(fā)糖尿病等問題[29].西式飲食后代謝產(chǎn)物促使B細胞分泌促炎性抗體, 并影響T細胞功能, 而PUFA和SCFA可影響B(tài)細胞功能和腸道菌群, 并抑制炎癥反應(yīng); 飲食和腸道菌群影響B(tài)細胞功能, 可導(dǎo)致自身免疫病或炎癥性疾病的發(fā)生[30].

大量研究表明長期飲食中油脂攝入過量致使腸道菌群結(jié)構(gòu)發(fā)生改變, 導(dǎo)致腸道菌群基因豐度降低, 從而導(dǎo)致2型糖尿病[31].其機制可能是通過影響短鏈脂肪酸、脂多糖的產(chǎn)生, 減少腸道激素GLP-1、肽YY等的釋放, 從而作用于腸道菌群－腦－β細胞軸形成正反饋,進而誘發(fā)內(nèi)毒素血癥和機體的慢性炎癥等, 引起胰島素抵抗和胰島β細胞的破壞、凋亡, 最終導(dǎo)致2型糖尿病的發(fā)生[32].上海交通大學(xué)教授趙立平研究證實[24]腸道內(nèi)的類桿菌、乳酸桿菌與血糖高低關(guān)系密切, 而厭氧菌群可以調(diào)控人體PPARg受體的轉(zhuǎn)運和活性, 該受體與胰島素抵抗和Ⅱ型糖尿病關(guān)系密切.

菌群的改變使得胃腸的通透性發(fā)生改變, 出現(xiàn)葡萄糖耐量降低、脂肪增加、體重增加等一系列的變化, 通過調(diào)節(jié)腸內(nèi)微生物菌群平衡或許對臨床治療糖尿病肥胖癥患者有一定作用.通過用飲食干預(yù)和糞菌移植調(diào)節(jié)菌群, 用各種藥物調(diào)整影響腸道屏障和功能的關(guān)鍵因子, 甚至疫苗都可作為新型治療策略, 有助于維持腸道菌群的穩(wěn)態(tài), 并對糖尿病的治療有著積極的作用.

2.3 高血壓、心臟病等心血管類疾病 隨著社會的發(fā)展、人們生活方式和年齡結(jié)構(gòu)的改變, 高血壓患病率不斷升高成為了嚴重的公共衛(wèi)生問題[33,34].高血壓病實質(zhì)上是一種生活方式病, 膳食干預(yù)對高血壓的控制率顯得尤為重要[35].目前有學(xué)者認為傳統(tǒng)的地中海式飲食可降低心血管疾病, 7447例55到80歲心血管高風(fēng)險患者分入三個飲食組： 地中海飲食添加特級初榨橄欖油、地中海飲食添加混合堅果、接受減少膳食脂肪建議的對照組,每季度進行一次指導(dǎo)并評估對飲食方案的依從性, 中位隨訪4.8年; 實驗數(shù)據(jù)顯示添加特級初榨橄欖油和堅果的地中海飲食者, 心血管風(fēng)險分別下降31%和28%[36].

攝入過多SFA不但改變腸道菌群構(gòu)成, 而且損傷腸黏膜屏障, 引起內(nèi)毒素入血.腸道菌群也會影響糖脂代謝.腸道菌群能通過產(chǎn)生膽固醇氧化酶、抑制肝脂肪合成酶的活性、調(diào)節(jié)膽固醇的重分布、影響膽鹽的肝腸循環(huán)等方式發(fā)揮調(diào)節(jié)血脂作用[37].已有研究證明[38], 3種n-3 PUFAs, 即ALA、EPA和DHA的攝入對心血管疾病的預(yù)防及治療具有積極作用.這些脂肪酸存在于哺乳動物的細胞膜中, 其不同含量影響各種細胞功能, 對脂質(zhì)和蛋白質(zhì)代謝起調(diào)節(jié)作用[39].

腸道益生菌促進腸道中內(nèi)毒素的吸收, 并阻斷產(chǎn)生來源、降低對機體的傷害, 也有利于機體血壓的下降和控制, 通過產(chǎn)生小分子的SCFA、過氧化氫、抗菌活性肽等物質(zhì), 降低腸道中氨類、胺類等有毒代謝產(chǎn)物, 抑制產(chǎn)生這些有毒代謝產(chǎn)物的腐敗菌的生長和繁殖[40-42].乳酸菌可通過影響腸道微生物的代謝活動, 進而調(diào)節(jié)自主神經(jīng)與腸道神經(jīng)之間的活動, 改善交感神經(jīng)與副交感神經(jīng)之間的平衡, 實現(xiàn)對宿主腸道屏障和血壓的調(diào)節(jié).現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)了多種具有降血壓作用的乳酸菌, 從傳統(tǒng)的發(fā)酵乳制品獲得瑞士乳桿菌株(Lactobacillus helveticus)具有很好血管緊張素轉(zhuǎn)換酶抑制活性和降壓作用[43].副干酪乳桿菌NTU101發(fā)酵產(chǎn)品(NTU101F)不但降壓, 還可以發(fā)揮大腦中的神經(jīng)保護作用, 減輕高血壓引起的血管性癡呆[44].綜上, 益生菌可通過腸道微生物的代謝活動影響腸道神經(jīng)和自主神經(jīng), 這些作用和功能具備幫助機體實現(xiàn)血壓調(diào)節(jié)的可能.

2.4 肝臟類疾病 脂肪酸在各個方面促進腫瘤發(fā)生發(fā)展,脂肪酸為腫瘤細胞增殖提供構(gòu)建細胞膜的脂質(zhì)材料和細胞信號通路的脂質(zhì)分子, 并為腫瘤細胞提供能量來源[45].高脂飲食下的大鼠血清中的游離脂肪酸含量增加[46], 動物性脂肪的攝入會導(dǎo)致腸內(nèi)膽汁酸的分泌增加, 使相應(yīng)血液中膽固醇增加[47], 過氧化物酶和線粒體氧化過多的脂肪酸, 進一步導(dǎo)致肝炎、肝硬化的發(fā)生[48].脂肪酸脫氫酶Fat-l基因, 可使細胞內(nèi)的ω-6 PUFA轉(zhuǎn)化為ω-3 PUFA, 內(nèi)源性ω-3 PUFA可抑制AKT和Ras癌基因信號通路, 并可進一步抑制肝癌細胞增殖和克隆形成能力.目前的研究表明, Fat-1基因抑制AKT/Ras癌基因信號通路,是通過改變ω-3/ω-6 PUFA的比率, 使內(nèi)源性的ω-3PUFA增多而起作用的[45].

在由Liu等[49]進行的研究中, 益生菌補充劑降低了黃曲霉毒素暴露的生物劑量, 益生菌在肝臟炎癥及肝硬化等治療中起到積極的效果, 可以有效預(yù)防肝癌的發(fā)生.Chen等[50]微生態(tài)學(xué)家發(fā)現(xiàn)腸道菌群中的毛螺菌、雙歧桿菌等益生菌與肝硬化有直接關(guān)系[51].有學(xué)者發(fā)現(xiàn)腸道菌群中的肝原螺旋桿菌可使機體罹患肝癌的風(fēng)險增大[52], 尤其對于丙肝患者, 需格外注意腸道內(nèi)螺旋桿菌的含量監(jiān)控[29].

在臨床肝癌治療中, 改善腸道菌群失調(diào)或許可以作為一種輔助治療方法應(yīng)用于肝癌治療以及預(yù)后, 并通過提供有效的飲食方法來降低患肝癌的風(fēng)險.從腸道靶向微生物標記物探索腸道微生物與肝臟的相互作用方面,繼而分析肝癌的促發(fā)原因和形成機制, 對我國HBV-HCC的發(fā)病機制研究, 預(yù)防和治療都將有著重要的意義[53].

3 國內(nèi)外低脂飲食行動

近年來國內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn)高脂高碳水化合物飲食使腸道菌群失衡, 益生菌對于肥胖、糖尿病等代謝綜合征疾病有一定的積極作用, 同時國內(nèi)外學(xué)者利用酚酸類等植物提取物在肥胖、高脂血癥治療方面取得了一定效果[54-56], 各國的膳食指南都逐漸強調(diào)健康的膳食模式(而不是單一食物或營養(yǎng)素)對健康的重要性.本文綜述了食用油的攝入量對機體的腸道微生態(tài)的影響從而對機體的內(nèi)分泌系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、血液循環(huán)系統(tǒng)等方面產(chǎn)生相互作用.盡管目前國內(nèi)外研究已經(jīng)表明益生菌的攝入對于血壓的下降具有積極的影響, 但對于腸道菌群的變化以及哪些菌群對于血壓的升高或降低的貢獻無更為深入的研究[57].目前食用油對相關(guān)基因通路的調(diào)控以及對腸道菌群影響方面研究尚未完全清楚.另由于取材等特殊性, 較多使用動物實驗驗證, 臨床上人為控制及回訪數(shù)據(jù)并不詳細[1].

4 結(jié)論

腸道菌群通過宿主與飲食交互作用調(diào)節(jié)能量代謝, 腸道菌群的改變也可導(dǎo)致過多毒素產(chǎn)生進而誘發(fā)炎癥反應(yīng)和促進脂質(zhì)代謝綜合征, 食用油可以通過改變腸道菌群的變化來影響到心血管系統(tǒng)、消化系統(tǒng)以及內(nèi)分泌系統(tǒng)等產(chǎn)生一系列代謝性疾病, 腸道菌群構(gòu)成的變化可影響菌群代謝物、胃腸激素、內(nèi)分泌的改變, 故合理攝入油脂, 能夠促進機體健康發(fā)展.現(xiàn)代飲食結(jié)構(gòu)的變化導(dǎo)致腸道菌群的結(jié)構(gòu)、組成和功能受到不同程度的影響,加強食用油與腸道微生物的相關(guān)研究, 為合理應(yīng)用食用油提供重要的參考價值的同時也為臨床膳食機理研究及應(yīng)用提供新的思路.