《肠道菌群问题研究6000字（论文）》

肠道菌群和大豆活性组分相互作用研究综述报告摘要：相关研究表明，大豆可预防高血脂症、更年期综合症、骨质疏松等疾病发生。在大豆发挥这些生理功能之前，需要依靠人体胃肠道对其进行代谢吸收。大豆中的大分子物质如蛋白质在消化酶的作用下分解为小分子肽或者氨基酸，接着这些多肽进入大肠供肠道微生物发酵利用。本文对大豆有效组分与肠道菌群的相互作用及对人体健康的影响进行综述，以期为深入研究大豆制品及其活性成分在肠道发挥生理活性作用的机制相关方面的研究有所裨益。关键词：活性组分；大豆；肠道菌群1引言肠道菌群是目前国内外研究的热点。随着研究的深入，人们发现肠道生态失调与代谢性疾病、免疫疾病、胃肠疾病、心血管疾病、神经系统疾病密切相关。因此，维持肠道菌群的平衡，维持肠道菌群的健康，对于预防和治疗各种疾病具有重要意义。本文综述了大豆活性成分与肠道菌群相互作用的研究现状，以期为肠道菌群产品的开发提供参考。2人体健康与肠道菌群2.1肠道菌群肠道是人体最大的消化和排泄器官，其盘旋的布局被形象地称为人体第二大脑。人体肠道内寄生着10万亿个细菌，它们能影响体重和消化能力、抵抗感染和自体免疫疾病的患病风险，还能影响人体对癌症治疗药物的吸收[1]。肠道菌群按一定比例组合，彼此制约、彼此依存，在数量上与宿主构成一种共生共赢的生态平衡。2.2肠道微生态人体微生态系统由口腔、皮肤、尿道、肠道黏膜四种生态系统组成。肠道微生态系统是最重要和复杂的生态系统，微生物类型包括细菌、真菌、古菌和病毒。肠道微生态系统由正常的肠道菌群及其生存环境组成。肠道微生物量占人体微生物总量的78%。肠道细菌约有30属1500余种，以厌氧菌为主[2]。细菌，兼性厌氧菌和需氧菌。2.3肠道菌群与疾病宿主一旦受到自身环境和外界环境变化的影响，就会破坏宿主与菌群之间的平衡，导致肠道微生态系统失衡，机体各种功能紊乱，导致疾病。导致肠道菌群失调的因素很多，包括宿主自身的基因型、饮食、年龄、疾病状况、外来细菌等[3]。近年来，越来越多的研究发现肠道生态失调与许多疾病的发生密切相关，而且疾病的发病部位不仅限于肠道，甚至影响全身，还可能影响心理健康[4]-[6]。情况如表1所示。表1肠道菌群与疾病表3大豆活性组分及其功能3.1大豆活性组分大豆含有多种活性成分，有效成分的大豆研究侧重于一般营养成分，如蛋白质、碳水化合物和脂肪，微量营养物质，如维生素、矿物质和植物化学物质，如大豆异黄酮、大豆皂苷，三种类型的物质，这些物质具有抗氧化、降血脂，调节肠道菌群平衡等生理功能[7]。3.2大豆活性组分的功能大豆的主要活性成分可分为以下三类：一般营养素、微量营养素和植物化合物。这三种不同的活性成分具有不同的生理功能。下表显示了不同的功能。表1大豆主要活性组分的生理功能4大豆活性组分与肠道菌群的作用4.1肠道菌群促进大豆活性组分的吸收人类肠道菌群由多种微生物组成，约有500-1000种，多达101种。98%以上的肠道细菌属于拟杆菌门（bacteroidetes）和拟杆菌门（bacteroidetes)，而变形菌门（proteobacteria)、放线菌门（actinobacteria)、梭状芽孢杆菌（Clostridium）和微球菌（micrococcus）数量较少且多样性较差。根据肠道菌群与宿主的不同关系，肠道菌群可分为以下三类[8]：1）与宿主共生的生理菌群，又称共生菌和有益菌，如双歧杆菌、乳杆菌等。2）与宿主共存的条件致病菌，又称中性菌，如肠球菌、肠杆菌等；3）致病菌，又称有害细菌，如变形杆菌、芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌等。大豆蛋白、油脂、维生素和矿物质可直接被肠道黏膜消化吸收，而大豆的膳食纤维不能被小肠消化吸收，可被大肠部分或完全消化发酵。微生物群的分解产生短链脂肪酸，为结肠吸收氢氧化钠创造环境，从而减少水分含量，减轻腹泻。大豆异黄酮主要以结合糖苷和游离糖苷的形式存在[9]。游离糖苷可直接被肠黏膜吸收，而糖苷可阻碍胃和小肠的消化。生物利用度极低，必须经过肠道菌群进一步代谢到达结肠后才能被机体吸收[10]。只有与特定结构的肠道菌群相互作用，才能产生具有较高生物活性和生物利用度的新型微生物转化物。大豆低聚糖是大豆中发现的另一种碳水化合物，被分为正常和功能性两类。一般低聚糖可被人体消化吸收，提供能量，而功能性低聚糖则存在于人体中。唾液和肠黏膜没有相应的水解酶，所以不能被身体消化吸收，直接进入大肠[11]。在盲肠和结肠中，厌氧菌产生的酶被水解和发酵成短链脂肪酸，然后通过肠壁被身体吸收。4.2大豆活性组分对肠道黏膜通透性的影响黏液层有特定细胞分泌的黏液素、生物活性因子和胃肠道激素。黏膜在正常工作时，可以通过自身的生化作用，抵抗和阻挡外界有害物质的入侵，从而调节机体的生理功能。保护肠道内壁[12]。大豆抗原蛋白如大豆球蛋白、β－和大豆球蛋白引起的过敏反应的重要表现之一是肠道黏膜屏障的破坏和肠道通透性的增加。这使得一些大分子或有害物质通过肠道黏膜上皮渗透和扩散，导致细菌代谢物或内毒素进入肠道体内循环系统[13]。二胺氧化酶（diamineoxidase,DAO）活性的增加与肠黏膜上皮细胞的坏死和脱落有关，是肠黏膜结构损伤的直接反应之一，是肠黏膜细胞成熟和完整的标志[14]。同时，细菌和/或内毒素（ET）可在肠黏膜结构化时迁移，触发和/或刺激全身炎症反应和多器官功能障碍。d－乳酸（D-LAC）作为肠道细菌的代谢产物，与血液中内毒素浓度升高、肠道组织结构紊乱或肠道通透性有关，是肠道功能完整性的重要指标之一。同时，通过建立小鼠动物模型，血浆D-LAC水平显著升高，提示D-LAC可作为肠黏膜损伤、肠通透性改变和肠内毒素血症的预警指标[15]。肠道受损时，血清DAO活性升高，血浆ET和D-LAC水平显著升高。因此，血液中DAO、D-LAC、ET水平可作为评价肠黏膜通透性的重要指标。4.3大豆活性组分对肠道细胞凋亡的影响细胞凋亡是指细胞受到各种内外信号刺激后，由基因调控的自发的、有序的细胞死亡，又称细胞程序性死亡，在所有多细胞生物的发育和内稳态中起着重要作用。其影响是显著的[16]。NF-KB信号通路除了在肠道炎症和免疫中发挥重要作用外，还在抑制肠道凋亡中发挥重要作用。NF-xB通过调节细胞因子抑制凋亡来抑制凋亡。Nf-kb结合位点存在于促炎因子IL-6、I-8和I-1β的启动子上。NF-KB信号通路在细胞凋亡中起重要作用，可受NF-XB调控[17]。具有抗凋亡作用。诱导或上调抗凋亡基因是抑制细胞凋亡的主要方法之一。细胞正常生理状态下，p50/P65与抑制蛋白IkB结合形成三聚体时，抑制蛋白IkB与三聚体分离，p50/P65进入细胞核，与DNA上相应的位点结合。它会导致细胞凋亡[18]。caspase依赖性凋亡主要包括死亡受体信号通路（胞外信号通路）和线粒体凋亡通路（胞内信号通路）。细胞外信号通过结合特定的细胞因子死亡受体（TNFR1、Fas、CD95）和相应的配体（TNF-α、Fas和TRIAL)，并通过诱导邻近效应激活Caspase-8。caspase8的初始激活下游效应蛋白Caspase-3和Caspase-7，产生相应的生理功能。线粒体介导的细胞内信号通路涉及线粒体结构和功能的改变[19]。当线粒体受到刺激时，细胞色素C通过线粒体外膜透性（MOMP）从线粒体释放出来，然后与囊酶激活物相互作用从线粒体释放出来。在D-ATP的参与下，1(APAF-1）结合并诱导构想改变和寡聚，形成7个APAF-1复合物，也称为凋亡小体。凋亡细胞募集、二聚并激活启动子Caspase9，而启动子Caspase3和Caspase7被切断并激活。bcl-2家族的抗凋亡蛋白bcl-2和Bcl-XL通过调节线粒体外膜通透性（MOMP）调控细胞凋亡。4.4肠道菌群对大豆活性组分的生物转化大豆中的一些一般营养素和微量营养素可直接被肠道黏膜消化吸收，而大豆中的植物化合物如大豆异黄酮、大豆皂苷等则不能被肠道黏膜消化吸收。由于其体积大、脂溶性低、生物利用度低，难以直接发挥其生理作用。只有与特定结构的肠道菌群相互作用，才能产生具有较高生物活性和生物利用度的新型微生物转化物[20]。大豆异黄酮主要以结合糖苷和游离糖苷的形式存在，只有与特定结构的肠道菌群相互作用，才能产生具有较高生物活性和生物利用度的新型微生物转化物。大豆低聚糖是大豆中发现的另一种碳水化合物，被分为正常和功能性两类。一般低聚糖可被人体消化吸收，提供能量，而功能性低聚糖则存在于人体中。游离糖苷可直接被肠黏膜吸收，而糖苷可阻碍胃和小肠的消化。生物利用度极低，必须经过肠道菌群进一步代谢到达结肠后才能被机体吸收。肠道微生物对饲料中大豆异黄酮的影响主要包括两个方面，一方面是大豆异黄酮苷在肠道微生物的作用下释放，其次是肠道菌群影响大豆异黄酮生物转化的关键在于其分泌的酶。健康的成年人肠道细菌编码的基因比身体本身多150倍[21]。从中可以看出遗传资源及其编码的酶是多种多样的，它赋予肠道微生物群代谢多样性。大豆皂苷根据其苷类可分为A组和B组。对大豆皂苷及其皂苷的生物利用度进行了比较研究，结果表明，大豆皂苷的生物利用度优于相应的大豆皂苷。因此，只有将肠道菌群转化为具有较高生物利用度的大豆皂苷，才能更好地发挥大豆皂苷的生理功能。采用液相色谱－质谱联用技术研究了大豆皂苷在人肠内的代谢转化[22]。大豆皂苷B对A549、MCF7、HeLa和HepG2细胞有较强的细胞毒性，而大豆皂苷I对A549、MCF7、HeLa和HepG2细胞无明显的细胞毒性。因此，大豆皂苷I可以被肠道菌群代谢为糖苷B，对癌细胞有抑制作用。可产生毒性作用。桑尚元等人研究了人肠道菌群对大豆皂素II的代谢转化，发现大豆皂素II先经微黄素酶转化为大豆皂素IV,48小时后再转化为大豆皂素B，是肠黏膜细胞成熟和完整的标志。只有与特定结构的肠道菌群相互作用，才能产生具有较高生物活性和生物利用度的新型微生物转化物。大豆低聚糖是大豆中发现的另一种碳水化合物，被分为正常和功能性两类。一般低聚糖可被人体消化吸收，提供能量，而功能性低聚糖则存在于人体中。唾液和肠黏膜没有相应的水解酶，所以不能被身体消化吸收，直接进入大肠。同时，细菌和/或内毒素（ET）可在肠黏膜结构化时迁移，触发和/或刺激全身炎症反应和多器官功能障碍[23]。d－乳酸（D-LAC）作为肠道细菌的代谢产物，与血液中内毒素浓度升高、肠道组织结构紊乱或肠道通透性有关，是肠道功能完整性的重要指标之一。可以看出，在肠道菌群的作用下，大豆活性成分中不能被肠道黏膜直接消化吸收的糖苷可以被生物转化为生物活性显著提高的新物质，从而促进人体健康。4.5大豆组分与肠道菌群的作用方式目前，研究膳食组分与复杂肠道菌群系统的相互作用，体外厌氧发酵是研究膳食成分与复杂肠道菌群相互作用的常用方法之一。该技术可以更好地模拟人体恒温、含氧等实际条件，避免了复杂肠道环境和多种干扰因素的影响，使研究单一因素对人体的影响成为可能。结果更加准确。认为动物模型的建立为研究饮食与肠道菌群的相互作用提供了思路。通过构建拟人化动物模型，可以克服研究人体对象时无法准确控制食物成分的缺点，减少不可控因素的影响。较为客观地反映饮食成分的代谢情况。宏基因组学、转录组学、代谢组学等学科的迅速发展，为研究大豆活性成分与肠道菌群的相互作用提供了极大的便利。结合生物信息学工具，高通量微观测序技术可识别大豆活性成分生物转化过程中的生物有机物，并获得高通量测试结果，分辨率和精确度。然而，宏基因组分析没有区分经过基因和非通过基因，因此，采用抗反转录技术和蛋白质是特别必要的。复制学主要研究核糖核酸活性成分中的基因表达和主要生物群落的组织，从而促进功能基因的提取。蛋白质分析大豆活性成分生物转化过程中某些糖核酸分解酶的特性，并与肠组的功能进行分析，并预测肠组功能的差异。复制是连接基因组信息和功能蛋白质的桥梁，是复制和新陈代谢组之间联系的关键部分。新陈代谢技术有助于发现大豆活性成分的新陈代谢、潜在新陈代谢迹象、确定生物群落、了解多种成分、多种目标和多层机制。因此，多组分关联分析将有助于进一步阐明大豆活性成分生理活性的物质基础和肠道菌群介导的分子机制。获得研究对象的一般特征。5结语肠道微生态系统是最重要和复杂的生态系统，微生物类型包括细菌、真菌、古菌和病毒。肠道微生态系统由正常的肠道菌群及其生存环境组成。大豆含有多种活性成分，有效成分的大豆研究侧重于一般营养成分，如蛋白质、碳水化合物和脂肪，微量营养物质，如维生素、矿物质和植物化学物质，如大豆异黄酮、大豆皂苷，三种类型的物质，这些物质具有抗氧化、降血脂，调节肠道菌群平衡等生理功能。从目前的研究来看，虽然大豆成分与肠道菌群相互作用的研究已引起广泛关注，但总体上还不完善，存在许多值得进一步探讨的问题。为了提高大豆及其制品的生物利用度，有必要阐明大豆活性成分在肠道内的代谢机制和关键代谢调控。研究大豆异黄酮与肠道菌群之间的相互作用，寻找关键的代谢调节剂。目前主要集中在通过体外分离的单一细菌或者几种肠道细菌的混合培养来研究它们对大豆活性成分代谢的作用，未来需要进一步明确活性成分与肠道菌群复杂系统的相互作用关系，在此过程中需要借助多组学相结合的技术手段，如宏基因组和代谢组学结合解析大豆活性成分在肠道内的代谢通路，这些需要在未来的学习和生活中进行更加深入地学习和研究。参考文献[1]黄娜，尤春玲.大豆异黄酮代谢产物——雌马酚的功能作用研究[J].农产品加工：下，2008(3):4.[2]房晓.低聚糖对乳杆菌生物活性的作用[D].山东大学.[3]瞿明仁，赵向辉.大豆素（大豆苷元）调控动物脂肪代谢的研究进展[C]//中国畜牧兽医学会动物营养学分会第十二次动物营养学术研讨会.0.[4]张逊,郑卫江,黄莎娜,等.Microbialconversionofdaidzeinaffectsfecalequolconcentrationandbacterialcompositionofratswithorwithoutovariectomy微生物转化影响不同内源雌激素水平大鼠粪便雌马酚含量和菌群结构[J].微生物学报,2012,52(007):866-874.[5]张光远,吴晓利,张志明,等.大豆皂甙对高盐饮食小鼠血压和肠道菌群的影响[J].中国食物与营养,2019,025(004):17-21,30.[6]钊守梅.菌肽蛋白对断奶仔猪生产性能,肠道粘膜免疫功能和肠道菌群的影响[D].浙江大学,2014.[7]路文梅.蓝莓及活性物质对肠道菌群失衡及肠癌作用的初步研究[D].大连医科大学,2011.[8]吴雪娇,赵力超,方祥,等.大豆活性组分和肠道菌群相互作用研究进展[J].食品科学,2021,42(13):8.[9]李秀芬.竹笋膳食纤维功能性质与生理作用研究.2016.[10]晏家友,贾刚,王康宁,等.缓释复合酸化剂对断奶仔猪消化道酸度及肠道功能的影响[J].畜牧兽医学报,2009,40(12).[11]张振红,黄仁录,马可为,等.大豆低聚糖对肉鸡肠道菌群和