FSHW | 肠道微生物轴：植物性食品中化学成分的潜在靶点

2023-05-15 23:16:23

453

字体 A+ A A-

Introduction

饮食是影响健康和疾病的一个重要因素，其作为一种潜在的治疗手段受到了学术界的广泛关注。植物性饮食模式的特点摄入较多的植物性食物和较少的动物性食物，由于对健康和环境存在特殊的益处，植物性饮食已被建议用来改善人群健康状况。然而，现代饮食的特点是植物性食物的摄入量较低，如蔬菜、水果和谷物，而动物和糖相关产品的摄入量较高。大规模流行病学研究表明，植物性饮食向动物性饮食的转变是导致人类代谢综合征发病率增加的最重要因素。虽然植物性饮食影响健康的具体机制目前尚不清楚，但慢性病和癌症的高发病率使我们不得不重新考虑饮食结构和模式。

饮食通过肠道微生物影响健康。已有报道称，器官和肠道之间存在双向通信网络-强大的隐藏器官，即肠道微生物轴（GMA）。对肠道微生物群的最新研究，为人们探索脑、肝、肺、肾、关节和肠道的沟通机制提供了新思路，如：饮食对肠道微生物的影响及其与不同疾病的关系。这些研究除了提供关于肠道微生物和不同器官之间相互作用的新证据外，还将神经系统、心血管系统、呼吸系统、消化系统与肠道微生物群联系起来，将他们看作一个系统的模型进行全面的研究分析。一方面，食物作为新陈代谢的起始环节，其化学成分和代谢物在调节肠道微生物中起着关键作用，另一方面肠道微生物也可以对食物的代谢产生相应的影响，如：不同的微生物群可以合成或利用宿主饮食中的营养物质，改变食物中的化学成分。本文尝试探索微生物群体对健康的影响，并且将重点放在将重点放在饮食-肠道微生物的相互作用上。

图1 脑、肝、肺、肾与肠道之间的沟通联系和疾病的发病机制

Results and Discussion

现有的临床前数据表明，微生物群可以调节肠道远端的免疫反应。越来越多的研究证明，肠道微生物轴有可能为神经类疾病、慢性肾病、心血管疾病等提供一种植物性饮食治疗的新思路。从肠道微生物轴的角度，重点研究了植物性饮食对肠道微生物的调节作用及其在疾病中的意义。目前，研究人员正在努力确定由于技术限制而被忽视的单个微生物群、大型病毒以及真菌群落的贡献。单细胞分析可以用于确定影响疾病进展细胞的身份，也可以使用代谢组学来确定疾病的发生发展，如利用质谱仪或核磁共振进行分析，特定的代谢物可以被确定为疾病的生物标记物，同时，开发新的技术和方法应对细胞分离和代谢物量化也势在必行。有必要进行大规模、纵向的人类研究，以阐明肠道不良状态的原因和后遗症，并解释受影响器官的类型和代谢状态等，肠道微生物对相关疾病易感性个体间的差异。

虽然现有研究已经取得了相当大的进展，但对宿主-微生物群相互作用的研究仍然存在以下问题：第一，由于“正常”或“健康”微生物组还未被准确定义，术语“紊乱”仅指与特定疾病或状况相关的微生物组与对照相比的变化。因此，“紊乱”的程度并不是特别统一，这导致植物性饮食的治疗方法缺乏统一的标准。第二，大多数植物性饮食针对的是慢性疾病；然而，许多慢性疾病的动物模型随着时间的推移而恢复，这可能会影响植物性饮食治疗效果的检测。第三，研究表明，长期的习惯性饮食对肠道“核心”微生物群的组成和功能有更大的影响，而短期干预只会产生暂时的影响。横断面研究不能确定观察到关联研究中的因果关系，纳入标准和检测指标的差异使得很难对研究结果进行比较分析。第四，尽管全基因组测序的使用使我们能够探索预测代谢谱，但需要使用粪便代谢组学和体外研究来证实微生物功能和代谢物的增加或减少。第五，微生物群落包含高度个性化的细菌、真菌、病毒和动物群落。这些微生物及其代谢产物在疾病中单独或协同发挥作用。因此，确定与病理有关的成分是一个较为复杂的过程。第六，大多数研究都是使用啮齿动物模型进行的，在到人类之前需要进行严格的验证。更重要的是，尽管植物性饮食有益于免疫系统和健康，但它们无法代替个人良好的健康生活模式。

Conclusion

食物-肠道微生物-宿主间的相互作用为理解肠道微生物轴的功能提供了一个系统框架。食物是肠道微生物的主要调节者，其中植物性食品含有丰富的植物化学物质，因此，有必要对这类食品进行评估并阐明其作用机制。本文就肠道微生物在肠道与脑、肝、肺、肾、关节之间的联系以及肠道微生物在这些器官疾病中的作用进行总结。通过不同的途径评估植物性食品中的植物化学物质对肠道微生物群轴的影响，结果表明应该合理利用植物性饮食，保持机体免疫状态平衡和健康。

第一作者

石如玉，女，药学专业硕士研究生，毕业于内蒙古科技大学包头医学院，主要研究方向为天然产物活性物质作用机制。在国内外期刊公开发表学术论文2篇，其中SCI收录1篇。

通信作者

李旻辉，男，教授，博士生导师，青年岐黄学者。现任内蒙古自治区特色药用植物培育与保护工程技术研究中心主任，内蒙古省级中药原料质量检测技术服务中心主任，内蒙古自治区道地药材种植标准化与质量评价工程实验室主任，内蒙古自治区特色道地药材资源保护与利用重点实验室主任等。主持科研项目共三十余项，发表文章二百余篇，从事的科学研究方向为：中（蒙）药资源保护与开发利用。

通信作者

张春红，女，教授，硕士研究生导师，现任内蒙古科技大学包头医学院药学院生药教研室主任，“内蒙古中药（蒙药）种质资源保护与利用重点实验室”主任，“道地药材蒙古黄芪种植与开发内蒙古自治区工程研究中心”主任，“中药资源学重点实验室”主任，“内蒙古药用植物资源保护与利用”科普示范基地和“内蒙古药用植物资源保护与利用”科普教育基地负责人，共主持科研项目16项；获奖16项，发表论文百余篇，从事科学研究的主要方向为中蒙药药效学物质基础、质量评价和资源保护开发与利用。

专题专栏