综述：海藻来源的益生元膳食纤维：2型糖尿病的潜在治疗策略

本综述系统阐述了海藻益生元膳食纤维通过调节肠道菌群（Gut Microbiota）改善2型糖尿病（T2DM）的新策略。文章聚焦菌群-代谢轴，详述海藻特有多糖（如褐藻胶、卡拉胶）经微生物发酵生成短链脂肪酸（SCFAs）的机制，及其在改善胰岛素抵抗、血糖控制（HbA1c）和脂代谢方面的临床证据，为开发新型T2D疗法提供理论依据。

　　

Abstract

慢性高血糖（Chronic Hyperglycaemia）由胰岛素抵抗（Insulin Resistance）或胰岛素分泌不足引发，是2型糖尿病（Type 2 Diabetes Mellitus, T2DM）的典型特征。面对T2D日益增长的患病率，益生元膳食纤维（Prebiotic Dietary Fibres）作为一种潜在治疗策略，通过调节肠道微生物群（Gut Microbiota）以促进代谢健康而受到广泛研究。海藻因其独特的益生元纤维含量，在管理T2D方面展现出巨大潜力。本文深入探讨了益生元膳食纤维的定义和重要性，重点介绍了海藻来源益生元的独特性质。文章阐述了其作用模式，包括调节食欲与饱腹感、生成短链脂肪酸（Short-Chain Fatty Acids, SCFAs）、改善肠道屏障功能以及调节肠道菌群。临床研究表明，海藻益生元有助于T2D患者控制体重、改善血脂谱、提高胰岛素敏感性并优化血糖管理。尽管结果令人鼓舞，但仍存在诸如标准化成分的需求以及益生元效果个体差异等挑战。未来的研究应致力于最大化海藻益生元在T2D长期控制中的治疗潜力。本综述独特之处在于将肠道菌群作为连接大型藻类膳食纤维摄入与T2D管理之间的机制桥梁，这与先前泛泛讨论海藻健康益处的综述有所区别。

Introduction

T2DM影响着全球数百万人口，从1980年的1.08亿增至2014年的4.22亿，它已成为一个严重的健康问题并为医疗系统带来沉重经济负担。2000年至2019年间，年龄特异性糖尿病死亡率增加了3%。2019年，估计有200万人死于糖尿病及其引发的肾脏损害。由于不良饮食习惯、肥胖和久坐生活方式等因素，T2D的患病率持续上升。在寻求更有效治疗方法的过程中，益生元膳食纤维通过调节肠道菌群和改善代谢健康的能力正受到越来越多的关注。大型藻类——海藻，作为一个庞大的群体，是益生元膳食纤维的一个引人入胜的新来源，在T2D治疗中具有潜在应用价值。这些水生植物，尤其在亚洲国家，已被人类食用数千年，这归功于其丰富的营养价值和生物活性成分。近期研究强调了海藻来源纤维的益生元特性，及其对T2D相关的胰岛素敏感性、葡萄糖稳态和其他代谢因素的潜在影响。

本综述旨在对海藻来源益生元膳食纤维的现有知识及其在T2D治疗中的潜在应用进行全面总结。我们将讨论益生元膳食纤维的定义和意义、海藻益生元的特殊性质、其在T2D中的作用模式以及支持其应用的现有临床数据。我们还将探讨海藻益生元研究面临的挑战，并为这一令人兴奋的领域指明潜在的研究方向。随着T2D全球负担的加重，对创新、有效且可持续的治疗策略的需求日益增长。将海藻作为益生元膳食纤维来源的研究，可能为T2D及相关代谢性疾病带来更好的治疗方案。

尽管已有许多综述讨论了大型藻类膳食纤维的普遍健康益处，但很少有综述专门综合证据，将这些纤维与肠道菌群作为管理T2D的主要途径联系起来。本综述通过益生元-菌群-代谢健康轴这一视角，整合机制、临床前和临床研究结果，着重强调菌群介导的血糖控制和代谢稳态改善，从而与众不同。

Overview of type 2 diabetes

2型糖尿病（T2DM）是一种复杂的代谢性疾病，以由胰岛素作用或分泌缺陷或两者兼有所导致的慢性高血糖为特征。它占全球所有糖尿病病例的90–95%，是最常见的糖尿病类型。T2D的病理生理学涉及遗传易感性和环境因素的共同作用，导致胰岛素抵抗和进行性β细胞功能障碍。过去几十年间，T2D的患病率急剧上升。

Prebiotic dietary fibre in T2D management

益生元膳食纤维是一类特殊的不可消化食物成分，近年来因其健康益处，特别是在如T2D等代谢性疾病方面的潜力而备受关注。自Gibson和Roberfroid于1995年提出该概念以来，益生元的范围已扩展到包括更多种类的物质和健康结局。目前，益生元被定义为“能够被宿主微生物选择性利用并赋予健康益处的底物”。常见的益生元包括菊粉、低聚果糖（Fructooligosaccharides, FOS）和低聚半乳糖（Galactooligosaccharides, GOS）等。在T2D管理中，益生元主要通过调节肠道菌群组成和功能，促进有益菌群（如双歧杆菌、乳酸菌）生长，抑制潜在有害菌，从而改善代谢参数。

Marine seaweed as a source of prebiotic dietary fibre

海藻，也称为大型藻类，是一类多样化的光合生物，人类，特别是沿海地区和亚洲国家，已食用数世纪。近年来，海藻作为具有独特结构特征和生物活性的新型益生元膳食纤维的潜在来源受到关注。根据色素，海藻主要分为三类：褐藻（如昆布、裙带菜）、红藻（如紫菜、石花菜）和绿藻（如石莼）。海藻细胞壁富含多种多糖，这些多糖是其主要益生元纤维来源，例如褐藻中的藻酸盐（Alginate）和岩藻聚糖（Fucoidan），红藻中的卡拉胶（Carrageenan）和琼脂（Agar），以及绿藻中的 ulvan。这些多糖的结构与陆地植物多糖不同，赋予了海藻益生元独特的性质。

Mechanisms of action of seaweed-derived prebiotics in T2D

海藻来源益生元在T2D中的潜在治疗作用归因于多个相互关联的机制。理解这些机制对于开发靶向干预措施和优化海藻益生元在糖尿病管理中的应用至关重要。

Regulation of appetite and satiety

海藻膳食纤维的高粘度和膨胀性可增加胃内容物粘度，延缓胃排空，从而增强饱腹感，减少食物摄入量，有助于体重管理，而体重管理是T2D控制的关键方面。

Generation of short-chain fatty acids (SCFAs)

海藻多糖不能被人体消化酶分解，但可被结肠中的特定肠道微生物发酵，产生短链脂肪酸（SCFAs），如乙酸盐（Acetate）、丙酸盐（Propionate）和丁酸盐（Butyrate）。SCFAs具有多种有益作用：它们可作为肠上皮细胞的能量来源，增强肠道屏障功能；进入循环系统后，可影响肝脏糖异生和肌肉葡萄糖摄取；此外，它们还能刺激肠道激素（如胰高血糖素样肽-1, GLP-1）的分泌，进而促进胰岛素分泌和抑制食欲。

Improvement of gut barrier function

T2D常伴有肠道屏障功能受损（"肠漏"），导致内毒素（如脂多糖, LPS）易位入血，引发慢性低度炎症和胰岛素抵抗。海藻益生元发酵产生的SCFAs，特别是丁酸盐，能促进肠道紧密连接蛋白表达，从而增强肠道屏障完整性，减少内毒素易位和全身性炎症。

Modification of gut microbiota

海藻益生元可选择性地刺激有益细菌（如双歧杆菌属、乳酸杆菌属）的生长，同时抑制潜在致病菌的增殖。这种菌群结构的优化有助于维持肠道微生态平衡，改善宿主的能量代谢和免疫调节功能，对T2D的防治具有积极意义。

In vivoand clinical studies on seaweed prebiotics and T2D

尽管临床前研究结果令人鼓舞，但关于海藻益生元用于T2D管理的体内和临床研究仍处于早期阶段。本节考察了探索海藻来源益生元如何影响T2D治疗不同方面的显著体内和临床试验。一些研究报道了补充特定海藻提取物或纯化多糖在动物模型（如db/db小鼠、高脂饮食诱导的肥胖大鼠）中可改善空腹血糖、胰岛素敏感性和血脂水平。少数人体临床试验也显示出类似趋势，表明海藻纤维补充剂可能有助于降低糖化血红蛋白（HbA_1c）水平和改善餐后血糖反应。然而，研究数量有限，且结果可能因海藻种类、提取方法、剂量和干预持续时间而异。

Challenges and future directions

虽然海藻来源益生元在T2D管理中的潜力巨大，但仍需应对若干挑战，并且存在许多未来研究方向。本节概述了该领域的关键挑战和潜在未来方向。挑战包括：海藻成分的标准化（不同物种、生长环境、季节和加工方法会导致成分差异）；益生元效果的个体间差异（可能与个体基线肠道菌群组成有关）；长期安全性评估（特别是高剂量摄入某些海藻多糖的潜在影响）；以及确切的分子机制尚需进一步阐明。未来研究应致力于：开展更大规模、更长周期、设计严谨的随机对照临床试验（Randomized Controlled Trials, RCTs）；探索不同海藻多糖的组合或与其他益生元/益生菌的协同效应（合生元, Synbiotics）；利用多组学技术（如宏基因组学、代谢组学）深入解析作用机制；以及开发高效、可持续的海藻培养和加工技术。

Conclusion

对海藻来源益生元膳食纤维的探索代表了T2DM管理中的一个充满希望的前沿领域。本综述强调了海藻益生元作为一种新颖、可持续且有效的应对日益增长的T2D全球负担的方法的潜力。海藻提供了丰富且多样的独特多糖来源，其益生元特性使其区别于陆地植物来源的益生元。这些多糖的复杂结构可能带来特定的健康益处。其作用机制涉及调节食欲、产生SCFAs、增强肠道屏障和调节菌群等多方面。现有证据支持海藻益生元在改善T2D患者血糖控制、胰岛素敏感性和血脂谱方面的有益作用。然而，需要更多研究来解决标准化、个体差异和长期效果等挑战。通过持续的研究努力，海藻益生元有望为T2D的预防和管理策略做出重要贡献。最终，利用海藻的潜力可能引领我们走向更个性化、更有效的T2D治疗方法。