Cell綜述：從膳食纖維到宿主生理學

　　越來越多的研究表明腸道微生物，宿主飲食和宿主生理之間存在一整套的關聯，這些關聯能反映其因果關系，作用機制嗎？本期（6月2日）Cell雜志刊發綜述文章：From Dietary Fiber to Host Physiology: Short-Chain Fatty Acids as Key Bacterial Metabolites，通過詳細分析各類微生物代謝數據，指出一種主要的細菌代謝物：短鏈脂肪酸 (SCFAs) 的各種功能，SCFAs能直接激活G偶聯受體，抑制組蛋白去乙酰化酶，并作為能量底物，因此作者們認為這會影響宿主各種生理活動，而且這也對健康和疾病產生重要影響。

　　食物為何會致癌

　　大腸癌一直與富含碳水化合物的飲食聯系在一起，但這是為什么呢？一組研究人員發現在因遺傳因素易患大腸癌的小鼠中微生物代謝了飲食中的碳水化合物，引起了腸道細胞增殖形成腫瘤。而采用抗生素治療或是低碳水化合物飲食顯著減少了這些小鼠體內的腫瘤。

　　碳水化合物占據了吃西式飲食的成人每日熱量攝入量的一半，以往的研究將富含碳水化合物的飲食與人類大腸癌聯系在一起。這類癌癥常常與腫瘤抑制基因APC，以及在DNA損傷修復中起關鍵作用的MSH2基因突變相關聯。然而，一直以來人們都不清楚相比于其他的癌癥，影響DNA修復信號通路的突變在大腸癌中更為常見的原因。

　　研究人員利用了攜帶APC和MSH2突變，由此易于形成結腸癌的小鼠。他們發現，采用抗生素治療或低碳水化合物飲食可以減少這些小鼠小腸和結腸中的細胞增殖以及腫瘤的數量。這兩種治療還降低了將碳水化合物代謝為丁酸的某些腸道微生物的水平。當研究人員在抗生素治療的小鼠中提高丁酸水平時，小腸中的細胞增殖和腫瘤數量增加。

　　這些研究結果表明了由腸道微生物生成的、源自碳水化合物的代謝產物推動了因遺傳因素易患大腸癌的小鼠中異常的細胞增殖和腫瘤形成。

　　為何膳食纖維能保護機體健康

　　科學家們告訴我們富含纖維素的食物能夠保護機體免受肥胖和糖尿病的困擾，但是這又是為什么呢？

　　多數水果和蔬菜富含可發酵纖維。該纖維不能被人體直接消化，但是卻可以被腸道中的細菌分解為短鏈脂肪酸如丙酸鹽或丁酸鹽。而這些短鏈脂肪酸可以被人吸收利用。研究人員發現纖維保護作用與腸道產葡萄糖能力相關。腸道在兩頓飯之間合成葡萄糖并釋放到血液中，門靜脈的神經末梢能夠感知該葡萄糖水平，并傳達信號到大腦。大腦觸發一系列保護信號。

　　為了研究可發酵纖維和腸道產葡萄糖的關系，一組研究人員利用大鼠作為實驗模型，采用富含可發酵纖維的食物或富含丙酸鹽、丁酸鹽的食物喂養大鼠，接著分析腸道負責葡萄糖合成的基因表達情況。他們發現腸道利用丙酸鹽來產生葡萄糖，用富含脂肪和糖食物喂養大鼠同時食物中加入纖維，會降低大鼠產生糖尿病的風險。