Cell综述：从膳食纤维到宿主生理学

　　越来越多的研究表明肠道微生物，宿主饮食和宿主生理之间存在一整套的关联，这些关联能反映其因果关系，作用机制吗？本期（6月2日）Cell杂志刊发综述文章：From Dietary Fiber to Host Physiology: Short-Chain Fatty Acids as Key Bacterial Metabolites，通过详细分析各类微生物代谢数据，指出一种主要的细菌代谢物：短链脂肪酸 (SCFAs) 的各种功能，SCFAs能直接激活G偶联受体，抑制组蛋白去乙酰化酶，并作为能量底物，因此作者们认为这会影响宿主各种生理活动，而且这也对健康和疾病产生重要影响。

　　食物为何会致癌

　　大肠癌一直与富含碳水化合物的饮食联系在一起，但这是为什么呢？一组研究人员发现在因遗传因素易患大肠癌的小鼠中微生物代谢了饮食中的碳水化合物，引起了肠道细胞增殖形成肿瘤。而采用抗生素治疗或是低碳水化合物饮食显著减少了这些小鼠体内的肿瘤。

　　碳水化合物占据了吃西式饮食的成人每日热量摄入量的一半，以往的研究将富含碳水化合物的饮食与人类大肠癌联系在一起。这类癌症常常与肿瘤抑制基因APC，以及在DNA损伤修复中起关键作用的MSH2基因突变相关联。然而，一直以来人们都不清楚相比于其他的癌症，影响DNA修复信号通路的突变在大肠癌中更为常见的原因。

　　研究人员利用了携带APC和MSH2突变，由此易于形成结肠癌的小鼠。他们发现，采用抗生素治疗或低碳水化合物饮食可以减少这些小鼠小肠和结肠中的细胞增殖以及肿瘤的数量。这两种治疗还降低了将碳水化合物代谢为丁酸的某些肠道微生物的水平。当研究人员在抗生素治疗的小鼠中提高丁酸水平时，小肠中的细胞增殖和肿瘤数量增加。

　　这些研究结果表明了由肠道微生物生成的、源自碳水化合物的代谢产物推动了因遗传因素易患大肠癌的小鼠中异常的细胞增殖和肿瘤形成。

　　为何膳食纤维能保护机体健康

　　科学家们告诉我们富含纤维素的食物能够保护机体免受肥胖和糖尿病的困扰，但是这又是为什么呢？

　　多数水果和蔬菜富含可发酵纤维。该纤维不能被人体直接消化，但是却可以被肠道中的细菌分解为短链脂肪酸如丙酸盐或丁酸盐。而这些短链脂肪酸可以被人吸收利用。研究人员发现纤维保护作用与肠道产葡萄糖能力相关。肠道在两顿饭之间合成葡萄糖并释放到血液中，门静脉的神经末梢能够感知该葡萄糖水平，并传达信号到大脑。大脑触发一系列保护信号。

　　为了研究可发酵纤维和肠道产葡萄糖的关系，一组研究人员利用大鼠作为实验模型，采用富含可发酵纤维的食物或富含丙酸盐、丁酸盐的食物喂养大鼠，接着分析肠道负责葡萄糖合成的基因表达情况。他们发现肠道利用丙酸盐来产生葡萄糖，用富含脂肪和糖食物喂养大鼠同时食物中加入纤维，会降低大鼠产生糖尿病的风险。