大连膳食纤维与肠道疾病研究进展

2022-05-14 01:30 来源:未知 【我要咨询】 【我要预约】 编辑:admin

膳食纤维与肠道疾病研究进展


摘要

膳食纤维是人体必需的营养素之一,与肠道疾病关系密切。近年来,随着与膳食纤维有关的循证医学研究和肠道微生态研究的不断深入,膳食纤维与肠道疾病的循证关系及其作用机制研究有诸多新进展。本文就膳食纤维与慢性便秘、感染性腹泻、炎症性肠病(IBD、肠易激综合征(IBS和结直肠癌等肠道疾病的关系,以及膳食纤维预防或辅助治疗这些疾病的机制研究进展作一综述。


膳食纤维(dietary fiber)是指膳食中存在的,由单糖或多糖及其衍生物组成的,不能在胃肠道直接被人体分泌的消化酶分解、吸收,但在结肠中可被肠道菌群酵解的碳水化合物。根据其水溶性不同,可分为可溶性膳食纤维(soluble fiber,SDF;如果胶、低聚果糖和聚葡萄糖等)和不溶性膳食纤维(insoluble fiber,IDF;如纤维素、半纤维素和木质素等)。近些年来大量流行病学和基础研究均表明,膳食纤维是多种肠道疾病的保护因素。本文就膳食纤维对肠道疾病的防治作用及其机制进展作一综述。


一、膳食纤维与便秘


慢性便秘是临床常见疾病,在我国的患病率为8.2%,其中在老年人中高达18.1%。便秘不仅明显降低患者的生命质量,还会诱发急性心脑血管疾病、腹壁疝嵌顿、直肠脱垂等多种并发症。膳食纤维摄入不足是慢性便秘的常见原因之一。因此,以增加膳食纤维摄入量为主的生活方式的调整被视为治疗慢性便秘的基本措施。Erdogan等将慢性便秘患者分为两组,混合膳食纤维组予梅子干粉10 g/d,SDF组予车前子壳粉10 g/d。4周后,混合膳食纤维组患者完全性自发排便次数由(1.48±1.77)次/周增加至(3.45±2.86)次/周,SDF组由(1.47±1.78)次/周增加至(3.56±3.24)次/周。IDF可以增加肠道内容物的容积和水分,促进肠道蠕动,缩短结肠传输时间。麦麸是一种溶胀性较强的IDF,其与通便药物相比安全性高,不良反应少,且其疗效不亚于容积性或渗透性泻剂。将122例中老年功能性便秘患者随机分为两组,分别给予小麦纤维素7 g/d或聚乙二醇20 g/d,8周后,两组患者的总有效率分别为64.41%和79.31%(P=0.073),自发性排便≥3次/周的患者比例分别达到93.22%和96.55%(P=0.636)。SDF除具有较好的溶胀性外,还可作为肠道有益菌群的底物,促进益生菌增殖,调节肠道微生态,同时产生短链脂肪酸(short-chain fatty acid,SCFA;包括乙酸、丙酸和丁酸)和气体,进一步促进肠蠕动。便秘小鼠服用低聚半乳糖4 g/kg,第14天时测得乙酸在粪便总SCFA中所占比例达(82.05±1.05)%,较服0.9%氯化钠溶液组升高约17%。慢性传输型便秘患者服用果胶24 g/d,4周后其结肠传输时间由(80.3±9.5) h缩短至(60.2±11.2) h,每克湿粪便中双歧杆菌拷贝数的对数值由6.42±1.07升至8.26±0.83,乳酸杆菌拷贝数的对数值由5.85±0.64升至6.83±0.77。虽然SDF与IDF对便秘的防治作用机制不尽相同,但两者之间的协同作用显著。


二、膳食纤维与感染性腹泻


感染性腹泻是常见肠道疾病,我国2014年和2015年除霍乱、痢疾、伤寒和副伤寒外的感染性腹泻发病率分别为64.0/10万和68.8/10万。传统观点认为膳食纤维会加重患者的腹泻,但近年来多项研究发现,含SDF的肠内营养(enteral nutrition)制剂可降低肠内营养患者腹泻的发病率。2016年美国重症医学会和美国肠外肠内营养学会联合发表的《成人重症患者营养支持疗法提供与评定指南》建议:血流动力学稳定的重症监护治疗病房(intensive care unit, ICU)患者可常规使用含可酵解SDF(如低聚果糖、菊粉)的肠内营养;合并腹泻者推荐每日添加SDF 10~20 g。ICU中发生腹泻的患者在应用抗生素的同时,在肠内营养中加入瓜尔豆胶,第4天排水样便的频率较对照组明显降低[(1.0±0.7)次比(2.1±0.8)次]。难辨梭菌是ICU患者感染性腹泻的常见病原体之一。膳食纤维可通过增加肠道内SCFA浓度、促进益生菌的增殖和抑制肠道炎症反应,缩短难辨梭菌感染的病程。难辨梭菌感染的小鼠进食含混合膳食纤维或菊粉的饲料12 d后,其粪便中难辨梭菌数量基本恢复正常,而饲料中缺乏膳食纤维的小鼠粪便中难辨梭菌数量未见明显改变。因此,对于感染性腹泻患者,适量补充SDF或混合膳食纤维可能有益。SDF酵解产生SCFA,提示其可修复肠黏膜,抑制肠蠕动并促进肠黏膜对肠腔内Na和水的吸收,增加粪便硬度。老年腹泻患者肠内营养中加入SDF 5.2 g/d,用药3周后,患者体内SCFA浓度由(27.35±3.16) μmol/L升至(33.5±2.83) μmol/L,粪便Bristol评分由(5.67±0.52)分降至(4.86±0.66)分,停药1周后,患者排便次数减少至1.2次/d,较治疗前减少0.2次/d。


三、膳食纤维与IBD


近年来,IBD在亚洲地区的发病率逐渐升高。在日本,溃疡性结肠炎(UC和克罗恩病(CD的患病率分别达到57.3/10万和18.6/10万。与膳食纤维摄入量为12.7 g/d的人群相比,膳食纤维摄入量为24.3 g/d者的CD发病率降低41%,UC发病率降低18%。SDF增加肠腔内SCFA浓度,进而促进黏膜上皮细胞生长修复,并通过激活磷酸腺苷蛋白激酶增加紧密连接蛋白的表达。在结肠炎小鼠膳食中加入瓜尔豆胶可显著提高小鼠肠黏膜上皮细胞间紧密连接蛋白ZO-1、ZO-2和闭合蛋白(occludin)等的含量,其升高的程度与瓜尔豆胶存在量-效关系。SDF酵解产生的SCFA还可通过激活G蛋白耦联受体和抑制组蛋白去乙酰化酶的活性,减轻中性粒细胞、树突状细胞和巨噬细胞介导的炎症反应,增强调节性T细胞的免疫抑制功能,从而抑制促炎因子的释放,促进抗炎因子的产生。Chen等采用丁酸钠对IBD模型小鼠灌肠6 d,通过实时定量PCR检测TNF-α和IL-6的表达水平,结果发现与对照组相比,丁酸钠组小鼠TNF-α的表达量降低39%,IL-6的表达量降低27%。根据上述机制可推测,IBD患者可能应以摄入SDF为主。研究显示,膳食纤维摄入量与UC的发病风险无明显相关性,但膳食纤维可增加接受粪菌移植治疗的UC患者肠道中移植菌群的多样性,并延长移植菌的定植时间,从而提高疗效。


四、膳食纤维与IBS


2010年我国IBS发病率为4.57%,其中便秘型肠易激综合征(constipation-predominant irritable bowel syndrome,IBS-C)发病率为1.14%,腹泻型肠易激综合征(diarrhea-predominant irritable bowel syndrome,IBS-D)发病率为1.72%。IBS-C患者服用从沙蒿籽中提取的膳食纤维15 g/d,第7、14天时,患者的便秘缓解率分别达到71.67%和88.34%。分析其机制除膳食纤维具有较强吸水能力和酵解产生的SCFA可刺激肠蠕动、调节肠道菌群外,可能还包括膳食纤维酵解产生的SCFA可通过激活丝裂原激活的蛋白激酶-胞外信号调节的蛋白激酶信号转导通路增加肠道敏感性,促进肠蠕动。SDF亦可改善IBS-D患者的腹痛、腹泻等症状。IBS-D患者服用果胶24 g/d 6周后,腹部症状和粪便Bristol评分均降低,粪便中双歧杆菌增多,血清IL-10与IL-12的比值升高。SDF酵解产生的SCFA可与肠内分泌细胞的游离脂肪酸受体2(free fatty acid receptor 2,FFA2)结合,促进酪酪肽(peptide YY)和胰高血糖素样肽1(glucagon-like peptide-1,GLP-1)释放,抑制胃排空,减缓肠道运动。FFA2激动剂可使野生基因型小鼠结肠传输时间延长14 min,而FFA2基因敲除小鼠仅延长7 min。但SDF发酵产生气体、增加肠腔内渗透压,可能会加剧患者腹胀症状。低发酵的低聚糖、双糖、单糖和多元醇(fermentable oligosaccharides,disaccharides,monosaccharides and polyols,FODMAP)饮食已成为近年来IBS-D饮食疗法的研究热点,在短期内能有效改善IBS-D患者腹痛、腹胀、腹泻症状,但低FODMAP饮食能否使IBS-D患者长期获益,仍需要进一步开展大规模、多中心的临床研究证实。


五、膳食纤维与结直肠癌(colorectal cancer)


结直肠癌是人类常见的恶性肿瘤之一,增加膳食纤维摄入量可显著降低结直肠癌的发病风险。膳食纤维摄入总量>27.6 g/d者结直肠癌的发病风险仅为<17.36 g/d者的44%。增加膳食纤维摄入量还可降低结直肠癌患者的病死率。一项对结直肠癌患者随访8年的研究发现,结直肠癌患者膳食纤维摄入量每提高5 g/d,结直肠癌病死率下降18%,全因病死率下降14%。膳食纤维对结直肠癌预防作用的机制可能包括以下几个方面:①膳食纤维具有较强持水能力,可降低致癌物质的浓度;②膳食纤维可吸附杂环胺、多环芳烃等致癌物质;③膳食纤维吸水膨胀可促进肠道蠕动,缩短粪便在肠道内的传输时间,减少肠道对致癌物质的吸收;④SDF作为肠道菌群的底物,可促进有益菌株增殖,增加肠道SCFA浓度等。有结直肠癌史者服用米糠30 g/d 14 d后,其粪便中的乙酸浓度升高约25%,丙酸浓度升高约19%,丁酸浓度升高不明显;其硬壁门菌与拟杆菌的比值由2.7下降至1.4。SCFA也可抑制炎性因子的表达,用SCFA对结直肠癌模型小鼠行灌胃治疗,其TNF-α、IL-6和IL-17的表达均较未行SCFA灌胃的模型小鼠低。SCFA亦可上调结肠癌细胞促凋亡因子的表达,进而抑制肿瘤细胞的增殖。膳食纤维还可与胆汁酸结合,通过降低血清胆固醇水平,减少活性氧的产生并抑制丝裂原激活的蛋白激酶通路的激活,减轻炎症反应,进而抑制结直肠癌的发生。


总之,目前膳食纤维对前述肠道疾病的保护作用基本确定,其机制研究也取得了一系列进展,但仍不够明确,后续应继续深入研究。同时,要加快研究可防治肠道疾病的膳食纤维的种类、剂量和疗程,并研发相关有针对性的辅助食品。


大量研究表明,除有关肠道疾病外,膳食纤维还是糖尿病、高脂血症、动脉粥样硬化等多种慢性疾病的保护因素。中国营养学会推荐正常成年人膳食纤维摄入量为25~30 g/d,而2011年我国≥45岁者实际膳食纤维摄入量男性为19.4 g/d,女性为17.6 g/d,远低于推荐量。因此,在我国居民饮食结构日益西化的今天,积极开展膳食纤维相关宣传教育,引导居民增加膳食纤维摄入量,可能是降低慢性便秘、感染性腹泻、IBD、IBS、结直肠癌等相关肠道疾病的重要举措之一。


参考文献(略)

作者: 张倩倩 郑松柏   复旦大学附属华东医院消化内科

来源:中华消化杂志,2019,39( 4 ): 283-285.

转自:消化科空间


投稿邮箱:DDP@high-med.com


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