《腸道菌群問題研究6000字（論文）》

腸道菌群和大豆活性組分相互作用研究綜述報(bào)告摘要：相關(guān)研究表明，大豆可預(yù)防高血脂癥、更年期綜合癥、骨質(zhì)疏松等疾病發(fā)生。在大豆發(fā)揮這些生理功能之前，需要依靠人體胃腸道對(duì)其進(jìn)行代謝吸收。大豆中的大分子物質(zhì)如蛋白質(zhì)在消化酶的作用下分解為小分子肽或者氨基酸，接著這些多肽進(jìn)入大腸供腸道微生物發(fā)酵利用。本文對(duì)大豆有效組分與腸道菌群的相互作用及對(duì)人體健康的影響進(jìn)行綜述，以期為深入研究大豆制品及其活性成分在腸道發(fā)揮生理活性作用的機(jī)制相關(guān)方面的研究有所裨益。關(guān)鍵詞：活性組分；大豆；腸道菌群1引言腸道菌群是目前國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。隨著研究的深入，人們發(fā)現(xiàn)腸道生態(tài)失調(diào)與代謝性疾病、免疫疾病、胃腸疾病、心血管疾病、神經(jīng)系統(tǒng)疾病密切相關(guān)。因此，維持腸道菌群的平衡，維持腸道菌群的健康，對(duì)于預(yù)防和治療各種疾病具有重要意義。本文綜述了大豆活性成分與腸道菌群相互作用的研究現(xiàn)狀，以期為腸道菌群產(chǎn)品的開發(fā)提供參考。2人體健康與腸道菌群2.1腸道菌群腸道是人體最大的消化和排泄器官，其盤旋的布局被形象地稱為人體第二大腦。人體腸道內(nèi)寄生著10萬億個(gè)細(xì)菌，它們能影響體重和消化能力、抵抗感染和自體免疫疾病的患病風(fēng)險(xiǎn)，還能影響人體對(duì)癌癥治療藥物的吸收[1]。腸道菌群按一定比例組合，彼此制約、彼此依存，在數(shù)量上與宿主構(gòu)成一種共生共贏的生態(tài)平衡。2.2腸道微生態(tài)人體微生態(tài)系統(tǒng)由口腔、皮膚、尿道、腸道黏膜四種生態(tài)系統(tǒng)組成。腸道微生態(tài)系統(tǒng)是最重要和復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)，微生物類型包括細(xì)菌、真菌、古菌和病毒。腸道微生態(tài)系統(tǒng)由正常的腸道菌群及其生存環(huán)境組成。腸道微生物量占人體微生物總量的78%。腸道細(xì)菌約有30屬1500余種，以厭氧菌為主[2]。細(xì)菌，兼性厭氧菌和需氧菌。2.3腸道菌群與疾病宿主一旦受到自身環(huán)境和外界環(huán)境變化的影響，就會(huì)破壞宿主與菌群之間的平衡，導(dǎo)致腸道微生態(tài)系統(tǒng)失衡，機(jī)體各種功能紊亂，導(dǎo)致疾病。導(dǎo)致腸道菌群失調(diào)的因素很多，包括宿主自身的基因型、飲食、年齡、疾病狀況、外來細(xì)菌等[3]。近年來，越來越多的研究發(fā)現(xiàn)腸道生態(tài)失調(diào)與許多疾病的發(fā)生密切相關(guān)，而且疾病的發(fā)病部位不僅限于腸道，甚至影響全身，還可能影響心理健康[4]-[6]。情況如表1所示。表1腸道菌群與疾病表3大豆活性組分及其功能3.1大豆活性組分大豆含有多種活性成分，有效成分的大豆研究側(cè)重于一般營養(yǎng)成分，如蛋白質(zhì)、碳水化合物和脂肪，微量營養(yǎng)物質(zhì)，如維生素、礦物質(zhì)和植物化學(xué)物質(zhì)，如大豆異黃酮、大豆皂苷，三種類型的物質(zhì)，這些物質(zhì)具有抗氧化、降血脂，調(diào)節(jié)腸道菌群平衡等生理功能[7]。3.2大豆活性組分的功能大豆的主要活性成分可分為以下三類：一般營養(yǎng)素、微量營養(yǎng)素和植物化合物。這三種不同的活性成分具有不同的生理功能。下表顯示了不同的功能。表1大豆主要活性組分的生理功能4大豆活性組分與腸道菌群的作用4.1腸道菌群促進(jìn)大豆活性組分的吸收人類腸道菌群由多種微生物組成，約有500-1000種，多達(dá)101種。98%以上的腸道細(xì)菌屬于擬桿菌門（bacteroidetes）和擬桿菌門（bacteroidetes)，而變形菌門（proteobacteria)、放線菌門（actinobacteria)、梭狀芽孢桿菌（Clostridium）和微球菌（micrococcus）數(shù)量較少且多樣性較差。根據(jù)腸道菌群與宿主的不同關(guān)系，腸道菌群可分為以下三類[8]：1）與宿主共生的生理菌群，又稱共生菌和有益菌，如雙歧桿菌、乳桿菌等。2）與宿主共存的條件致病菌，又稱中性菌，如腸球菌、腸桿菌等；3）致病菌，又稱有害細(xì)菌，如變形桿菌、芽孢桿菌、金黃色葡萄球菌等。大豆蛋白、油脂、維生素和礦物質(zhì)可直接被腸道黏膜消化吸收，而大豆的膳食纖維不能被小腸消化吸收，可被大腸部分或完全消化發(fā)酵。微生物群的分解產(chǎn)生短鏈脂肪酸，為結(jié)腸吸收氫氧化鈉創(chuàng)造環(huán)境，從而減少水分含量，減輕腹瀉。大豆異黃酮主要以結(jié)合糖苷和游離糖苷的形式存在[9]。游離糖苷可直接被腸黏膜吸收，而糖苷可阻礙胃和小腸的消化。生物利用度極低，必須經(jīng)過腸道菌群進(jìn)一步代謝到達(dá)結(jié)腸后才能被機(jī)體吸收[10]。只有與特定結(jié)構(gòu)的腸道菌群相互作用，才能產(chǎn)生具有較高生物活性和生物利用度的新型微生物轉(zhuǎn)化物。大豆低聚糖是大豆中發(fā)現(xiàn)的另一種碳水化合物，被分為正常和功能性兩類。一般低聚糖可被人體消化吸收，提供能量，而功能性低聚糖則存在于人體中。唾液和腸黏膜沒有相應(yīng)的水解酶，所以不能被身體消化吸收，直接進(jìn)入大腸[11]。在盲腸和結(jié)腸中，厭氧菌產(chǎn)生的酶被水解和發(fā)酵成短鏈脂肪酸，然后通過腸壁被身體吸收。4.2大豆活性組分對(duì)腸道黏膜通透性的影響?zhàn)ひ簩佑刑囟?xì)胞分泌的黏液素、生物活性因子和胃腸道激素。黏膜在正常工作時(shí)，可以通過自身的生化作用，抵抗和阻擋外界有害物質(zhì)的入侵，從而調(diào)節(jié)機(jī)體的生理功能。保護(hù)腸道內(nèi)壁[12]。大豆抗原蛋白如大豆球蛋白、β－和大豆球蛋白引起的過敏反應(yīng)的重要表現(xiàn)之一是腸道黏膜屏障的破壞和腸道通透性的增加。這使得一些大分子或有害物質(zhì)通過腸道黏膜上皮滲透和擴(kuò)散，導(dǎo)致細(xì)菌代謝物或內(nèi)毒素進(jìn)入腸道體內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)[13]。二胺氧化酶（diamineoxidase,DAO）活性的增加與腸黏膜上皮細(xì)胞的壞死和脫落有關(guān)，是腸黏膜結(jié)構(gòu)損傷的直接反應(yīng)之一，是腸黏膜細(xì)胞成熟和完整的標(biāo)志[14]。同時(shí)，細(xì)菌和/或內(nèi)毒素（ET）可在腸黏膜結(jié)構(gòu)化時(shí)遷移，觸發(fā)和/或刺激全身炎癥反應(yīng)和多器官功能障礙。d－乳酸（D-LAC）作為腸道細(xì)菌的代謝產(chǎn)物，與血液中內(nèi)毒素濃度升高、腸道組織結(jié)構(gòu)紊亂或腸道通透性有關(guān)，是腸道功能完整性的重要指標(biāo)之一。同時(shí)，通過建立小鼠動(dòng)物模型，血漿D-LAC水平顯著升高，提示D-LAC可作為腸黏膜損傷、腸通透性改變和腸內(nèi)毒素血癥的預(yù)警指標(biāo)[15]。腸道受損時(shí)，血清DAO活性升高，血漿ET和D-LAC水平顯著升高。因此，血液中DAO、D-LAC、ET水平可作為評(píng)價(jià)腸黏膜通透性的重要指標(biāo)。4.3大豆活性組分對(duì)腸道細(xì)胞凋亡的影響細(xì)胞凋亡是指細(xì)胞受到各種內(nèi)外信號(hào)刺激后，由基因調(diào)控的自發(fā)的、有序的細(xì)胞死亡，又稱細(xì)胞程序性死亡，在所有多細(xì)胞生物的發(fā)育和內(nèi)穩(wěn)態(tài)中起著重要作用。其影響是顯著的[16]。NF-KB信號(hào)通路除了在腸道炎癥和免疫中發(fā)揮重要作用外，還在抑制腸道凋亡中發(fā)揮重要作用。NF-xB通過調(diào)節(jié)細(xì)胞因子抑制凋亡來抑制凋亡。Nf-kb結(jié)合位點(diǎn)存在于促炎因子IL-6、I-8和I-1β的啟動(dòng)子上。NF-KB信號(hào)通路在細(xì)胞凋亡中起重要作用，可受NF-XB調(diào)控[17]。具有抗凋亡作用。誘導(dǎo)或上調(diào)抗凋亡基因是抑制細(xì)胞凋亡的主要方法之一。細(xì)胞正常生理狀態(tài)下，p50/P65與抑制蛋白IkB結(jié)合形成三聚體時(shí)，抑制蛋白IkB與三聚體分離，p50/P65進(jìn)入細(xì)胞核，與DNA上相應(yīng)的位點(diǎn)結(jié)合。它會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞凋亡[18]。caspase依賴性凋亡主要包括死亡受體信號(hào)通路（胞外信號(hào)通路）和線粒體凋亡通路（胞內(nèi)信號(hào)通路）。細(xì)胞外信號(hào)通過結(jié)合特定的細(xì)胞因子死亡受體（TNFR1、Fas、CD95）和相應(yīng)的配體（TNF-α、Fas和TRIAL)，并通過誘導(dǎo)鄰近效應(yīng)激活Caspase-8。caspase8的初始激活下游效應(yīng)蛋白Caspase-3和Caspase-7，產(chǎn)生相應(yīng)的生理功能。線粒體介導(dǎo)的細(xì)胞內(nèi)信號(hào)通路涉及線粒體結(jié)構(gòu)和功能的改變[19]。當(dāng)線粒體受到刺激時(shí)，細(xì)胞色素C通過線粒體外膜透性（MOMP）從線粒體釋放出來，然后與囊酶激活物相互作用從線粒體釋放出來。在D-ATP的參與下，1(APAF-1）結(jié)合并誘導(dǎo)構(gòu)想改變和寡聚，形成7個(gè)APAF-1復(fù)合物，也稱為凋亡小體。凋亡細(xì)胞募集、二聚并激活啟動(dòng)子Caspase9，而啟動(dòng)子Caspase3和Caspase7被切斷并激活。bcl-2家族的抗凋亡蛋白bcl-2和Bcl-XL通過調(diào)節(jié)線粒體外膜通透性（MOMP）調(diào)控細(xì)胞凋亡。4.4腸道菌群對(duì)大豆活性組分的生物轉(zhuǎn)化大豆中的一些一般營養(yǎng)素和微量營養(yǎng)素可直接被腸道黏膜消化吸收，而大豆中的植物化合物如大豆異黃酮、大豆皂苷等則不能被腸道黏膜消化吸收。由于其體積大、脂溶性低、生物利用度低，難以直接發(fā)揮其生理作用。只有與特定結(jié)構(gòu)的腸道菌群相互作用，才能產(chǎn)生具有較高生物活性和生物利用度的新型微生物轉(zhuǎn)化物[20]。大豆異黃酮主要以結(jié)合糖苷和游離糖苷的形式存在，只有與特定結(jié)構(gòu)的腸道菌群相互作用，才能產(chǎn)生具有較高生物活性和生物利用度的新型微生物轉(zhuǎn)化物。大豆低聚糖是大豆中發(fā)現(xiàn)的另一種碳水化合物，被分為正常和功能性兩類。一般低聚糖可被人體消化吸收，提供能量，而功能性低聚糖則存在于人體中。游離糖苷可直接被腸黏膜吸收，而糖苷可阻礙胃和小腸的消化。生物利用度極低，必須經(jīng)過腸道菌群進(jìn)一步代謝到達(dá)結(jié)腸后才能被機(jī)體吸收。腸道微生物對(duì)飼料中大豆異黃酮的影響主要包括兩個(gè)方面，一方面是大豆異黃酮苷在腸道微生物的作用下釋放，其次是腸道菌群影響大豆異黃酮生物轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵在于其分泌的酶。健康的成年人腸道細(xì)菌編碼的基因比身體本身多150倍[21]。從中可以看出遺傳資源及其編碼的酶是多種多樣的，它賦予腸道微生物群代謝多樣性。大豆皂苷根據(jù)其苷類可分為A組和B組。對(duì)大豆皂苷及其皂苷的生物利用度進(jìn)行了比較研究，結(jié)果表明，大豆皂苷的生物利用度優(yōu)于相應(yīng)的大豆皂苷。因此，只有將腸道菌群轉(zhuǎn)化為具有較高生物利用度的大豆皂苷，才能更好地發(fā)揮大豆皂苷的生理功能。采用液相色譜－質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)研究了大豆皂苷在人腸內(nèi)的代謝轉(zhuǎn)化[22]。大豆皂苷B對(duì)A549、MCF7、HeLa和HepG2細(xì)胞有較強(qiáng)的細(xì)胞毒性，而大豆皂苷I對(duì)A549、MCF7、HeLa和HepG2細(xì)胞無明顯的細(xì)胞毒性。因此，大豆皂苷I可以被腸道菌群代謝為糖苷B，對(duì)癌細(xì)胞有抑制作用?？僧a(chǎn)生毒性作用。桑尚元等人研究了人腸道菌群對(duì)大豆皂素II的代謝轉(zhuǎn)化，發(fā)現(xiàn)大豆皂素II先經(jīng)微黃素酶轉(zhuǎn)化為大豆皂素IV,48小時(shí)后再轉(zhuǎn)化為大豆皂素B，是腸黏膜細(xì)胞成熟和完整的標(biāo)志。只有與特定結(jié)構(gòu)的腸道菌群相互作用，才能產(chǎn)生具有較高生物活性和生物利用度的新型微生物轉(zhuǎn)化物。大豆低聚糖是大豆中發(fā)現(xiàn)的另一種碳水化合物，被分為正常和功能性兩類。一般低聚糖可被人體消化吸收，提供能量，而功能性低聚糖則存在于人體中。唾液和腸黏膜沒有相應(yīng)的水解酶，所以不能被身體消化吸收，直接進(jìn)入大腸。同時(shí)，細(xì)菌和/或內(nèi)毒素（ET）可在腸黏膜結(jié)構(gòu)化時(shí)遷移，觸發(fā)和/或刺激全身炎癥反應(yīng)和多器官功能障礙[23]。d－乳酸（D-LAC）作為腸道細(xì)菌的代謝產(chǎn)物，與血液中內(nèi)毒素濃度升高、腸道組織結(jié)構(gòu)紊亂或腸道通透性有關(guān)，是腸道功能完整性的重要指標(biāo)之一。可以看出，在腸道菌群的作用下，大豆活性成分中不能被腸道黏膜直接消化吸收的糖苷可以被生物轉(zhuǎn)化為生物活性顯著提高的新物質(zhì)，從而促進(jìn)人體健康。4.5大豆組分與腸道菌群的作用方式目前，研究膳食組分與復(fù)雜腸道菌群系統(tǒng)的相互作用，體外厭氧發(fā)酵是研究膳食成分與復(fù)雜腸道菌群相互作用的常用方法之一。該技術(shù)可以更好地模擬人體恒溫、含氧等實(shí)際條件，避免了復(fù)雜腸道環(huán)境和多種干擾因素的影響，使研究單一因素對(duì)人體的影響成為可能。結(jié)果更加準(zhǔn)確。認(rèn)為動(dòng)物模型的建立為研究飲食與腸道菌群的相互作用提供了思路。通過構(gòu)建擬人化動(dòng)物模型，可以克服研究人體對(duì)象時(shí)無法準(zhǔn)確控制食物成分的缺點(diǎn)，減少不可控因素的影響。較為客觀地反映飲食成分的代謝情況。宏基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、代謝組學(xué)等學(xué)科的迅速發(fā)展，為研究大豆活性成分與腸道菌群的相互作用提供了極大的便利。結(jié)合生物信息學(xué)工具，高通量微觀測序技術(shù)可識(shí)別大豆活性成分生物轉(zhuǎn)化過程中的生物有機(jī)物，并獲得高通量測試結(jié)果，分辨率和精確度。然而，宏基因組分析沒有區(qū)分經(jīng)過基因和非通過基因，因此，采用抗反轉(zhuǎn)錄技術(shù)和蛋白質(zhì)是特別必要的。復(fù)制學(xué)主要研究核糖核酸活性成分中的基因表達(dá)和主要生物群落的組織，從而促進(jìn)功能基因的提取。蛋白質(zhì)分析大豆活性成分生物轉(zhuǎn)化過程中某些糖核酸分解酶的特性，并與腸組的功能進(jìn)行分析，并預(yù)測腸組功能的差異。復(fù)制是連接基因組信息和功能蛋白質(zhì)的橋梁，是復(fù)制和新陳代謝組之間聯(lián)系的關(guān)鍵部分。新陳代謝技術(shù)有助于發(fā)現(xiàn)大豆活性成分的新陳代謝、潛在新陳代謝跡象、確定生物群落、了解多種成分、多種目標(biāo)和多層機(jī)制。因此，多組分關(guān)聯(lián)分析將有助于進(jìn)一步闡明大豆活性成分生理活性的物質(zhì)基礎(chǔ)和腸道菌群介導(dǎo)的分子機(jī)制。獲得研究對(duì)象的一般特征。5結(jié)語腸道微生態(tài)系統(tǒng)是最重要和復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)，微生物類型包括細(xì)菌、真菌、古菌和病毒。腸道微生態(tài)系統(tǒng)由正常的腸道菌群及其生存環(huán)境組成。大豆含有多種活性成分，有效成分的大豆研究側(cè)重于一般營養(yǎng)成分，如蛋白質(zhì)、碳水化合物和脂肪，微量營養(yǎng)物質(zhì)，如維生素、礦物質(zhì)和植物化學(xué)物質(zhì)，如大豆異黃酮、大豆皂苷，三種類型的物質(zhì)，這些物質(zhì)具有抗氧化、降血脂，調(diào)節(jié)腸道菌群平衡等生理功能。從目前的研究來看，雖然大豆成分與腸道菌群相互作用的研究已引起廣泛關(guān)注，但總體上還不完善，存在許多值得進(jìn)一步探討的問題。為了提高大豆及其制品的生物利用度，有必要闡明大豆活性成分在腸道內(nèi)的代謝機(jī)制和關(guān)鍵代謝調(diào)控。研究大豆異黃酮與腸道菌群之間的相互作用，尋找關(guān)鍵的代謝調(diào)節(jié)劑。目前主要集中在通過體外分離的單一細(xì)菌或者幾種腸道細(xì)菌的混合培養(yǎng)來研究它們對(duì)大豆活性成分代謝的作用，未來需要進(jìn)一步明確活性成分與腸道菌群復(fù)雜系統(tǒng)的相互作用關(guān)系，在此過程中需要借助多組學(xué)相結(jié)合的技術(shù)手段，如宏基因組和代謝組學(xué)結(jié)合解析大豆活性成分在腸道內(nèi)的代謝通路，這些需要在未來的學(xué)習(xí)和生活中進(jìn)行更加深入地學(xué)習(xí)和研究。參考文獻(xiàn)[1]黃娜，尤春玲.大豆異黃酮代謝產(chǎn)物——雌馬酚的功能作用研究[J].農(nóng)產(chǎn)品加工：下，2008(3):4.[2]房曉.低聚糖對(duì)乳桿菌生物活性的作用[D].山東大學(xué).[3]瞿明仁，趙向輝.大豆素（大豆苷元）調(diào)控動(dòng)物脂肪代謝的研究進(jìn)展[C]//中國畜牧獸醫(yī)學(xué)會(huì)動(dòng)物營養(yǎng)學(xué)分會(huì)第十二次動(dòng)物營養(yǎng)學(xué)術(shù)研討會(huì).0.[4]張遜,鄭衛(wèi)江,黃莎娜,等.Microbialconversionofdaidzeinaffectsfecalequolconcentrationandbacterialcompositionofratswithorwithoutovariectomy微生物轉(zhuǎn)化影響不同內(nèi)源雌激素水平大鼠糞便雌馬酚含量和菌群結(jié)構(gòu)[J].微生物學(xué)報(bào),2012,52(007):866-874.[5]張光遠(yuǎn),吳曉利,張志明,等.大豆皂甙對(duì)高鹽飲食小鼠血壓和腸道菌群的影響[J].中國食物與營養(yǎng),2019,025(004):17-21,30.[6]釗守梅.菌肽蛋白對(duì)斷奶仔豬生產(chǎn)性能,腸道粘膜免疫功能和腸道菌群的影響[D].浙江大學(xué),2014.[7]路文梅.藍(lán)莓及活性物質(zhì)對(duì)腸道菌群失衡及腸癌作用的初步研究[D].大連醫(yī)科大學(xué),2011.[8]吳雪嬌,趙力超,方祥,等.大豆活性組分和腸道菌群相互作用研究進(jìn)展[J].食品科學(xué),2021,42(13):8.[9]李秀芬.竹筍膳食纖維功能性質(zhì)與生理作用研究.2016.[10]晏家友,賈剛,王康寧,等.緩釋復(fù)合酸化劑對(duì)斷奶仔豬消化道酸度及腸道功能的影響[J].畜牧獸醫(yī)學(xué)報(bào),2009,40(12).[11]張振紅,黃仁錄,馬可為,等.大豆低聚糖對(duì)肉雞腸道菌群和