综述:肠道微生物群:可溶性膳食纤维调节炎症性疾病的关键参与者

【字体: 时间:2025年09月21日 来源:Journal of Advanced Research 13

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  本综述系统阐述可溶性膳食纤维(SDF)通过调节肠道菌群及其代谢产物短链脂肪酸(SCFAs)在炎症性疾病中的关键作用。文章详细解析SDF的理化特性、作用机制(涉及NF-κB、PPARγ、G蛋白偶联受体等通路),及其在炎症性肠病(IBD)、肠易激综合征(IBS)、代谢相关脂肪性肝炎(MASH)和神经炎症等疾病中的治疗潜力,为营养免疫治疗提供重要理论依据。

  

The physicochemical properties of SDF and its impact on gut microbiota

可溶性膳食纤维(SDF)根据溶解度、粘度和发酵性等理化特性进行分类,主要包括果胶、β-葡聚糖、菊粉和阿拉伯半乳聚糖等。SDF具有高亲水性,能在水中形成粘性凝胶,延缓食物在胃肠道中的传输,有助于调节血糖和胆固醇水平。更重要的是,SDF可作为肠道微生物的主要发酵底物,被双歧杆菌和乳酸杆菌等有益菌利用,产生短链脂肪酸(SCFAs)如乙酸、丙酸和丁酸。这些SCFAs不仅能降低肠道pH值,抑制病原菌生长,还能为肠上皮细胞提供能量,增强肠道屏障完整性,并通过激活G蛋白偶联受体(如GPR41和GPR43)和抑制组蛋白去乙酰化酶(HDAC)来调节免疫反应,抑制NF-κB等促炎信号通路。

The role of SDF in gastrointestinal inflammatory diseases

Fiber-specific mechanisms and disease-relevant targets

不同SDF通过特定机制作用于炎症性疾病。果胶促进拟杆菌生长,产生丁酸,增强肠上皮紧密连接蛋白表达,减轻结肠炎症状。菊粉选择性刺激双歧杆菌,增加丙酸和丁酸产量,改善代谢炎症和肠道通透性。β-葡聚糖直接与树突状细胞上的Dectin-1受体结合,诱导抗炎信号,如IL-10的产生,并在肠-肝轴和肠-脑轴中发挥抗炎作用。

Irritable bowel syndrome

肠易激综合征(IBS)患者常出现腹痛和胃肠道不适,与炎症相关症状有关。研究表明,SDF(如低剂量的低聚半乳糖(GOS)和部分水解瓜尔胶)可减轻腹胀,改善粪便频率和一致性。美国胃肠病学院指南推荐使用SDF(而非不溶性膳食纤维)管理IBS,因其缓慢发酵特性可能带来治疗益处。

Inflammatory bowel disease

炎症性肠病(IBD)包括克罗恩病(CD)和溃疡性结肠炎(UC),其发病与肠道菌群失调密切相关。SDF发酵产生的SCFAs可上调抗炎细胞因子IL-10,下调IFN-γ、IL-1β和TNF-α等促炎因子,缓解肠道炎症。前瞻性研究显示,高SDF摄入与CD和UC风险降低相关,尤其是水果来源的SDF。临床治疗中,洋车前子(SDF)与美沙拉嗪联用可提高UC缓解率。

Colorectal cancer

结直肠癌是全球最常见癌症之一。SDF摄入与结直肠癌死亡率呈负相关。果胶通过调节肿瘤微环境中T细胞浸润增强抗PD-1抗体疗效,并抑制半乳糖凝集素-3(galectin-3)表达。β-葡聚糖通过激活自噬和凋亡通路抑制结直肠癌细胞生长。改性柑橘果胶通过诱导线粒体氧化应激促进癌细胞死亡。但需注意单一SDF过量摄入可能破坏肠道发酵平衡,增加肿瘤风险。

The role of SDF in alleviating inflammation in extra-intestinal organs

Neuroinflammation in the brain

神经炎症与阿尔茨海默病、帕金森病等神经退行性疾病相关。SDF发酵产生的SCFAs对小胶质细胞成熟和免疫调节至关重要。菊粉(5%)喂养可增加SCFAs水平,下调神经炎症标志物,并通过TLR4/NF-κB信号通路抑制神经炎症。β-葡聚糖(50 mg/kg/day)减少小胶质细胞和星形胶质细胞过度激活,改善脑胰岛素敏感性。临床研究表明,酵母β-葡聚糖与多种维生素联用可改善认知障碍患者指标。

Non-viral inflammation of the liver

非病毒性肝炎包括代谢相关脂肪性肝病(MAFLD)、药物性肝炎等。菊粉抑制MASH进展,减轻坏死性炎症和肝纤维化,其被Parabacteroides distasonis代谢为十五烷酸,抑制NF-κB激活。竹笋SDF(DS-SDF)增加肠道菌群多样性和SCFAs产生。褐藻酸钠通过抑制F4/80+巨噬细胞浸润和Tnf-α mRNA表达改善肝脏炎症。番茄果胶调节胆汁酸代谢,抑制回肠FXR/FGF15信号通路。但需注意,在某些模型(如TLR5缺陷小鼠)中,菊粉可能通过胆汁酸积累促进肝癌,宿主遗传背景显著影响SDF干预结果。

Conclusion and perspective

SDF通过调节肠道菌群和SCFAs产生,在胃肠道和远端器官炎症性疾病中发挥显著抗炎作用。然而,其临床应用仍面临大规模临床试验缺乏、机制不完全明确、最佳剂量和安全性不确定等限制。未来研究应优先开展设计良好的随机对照试验,探索宿主-微生物-代谢物相互作用,并建立个性化营养框架,以充分发挥SDF的治疗潜力。

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