燕麦β-葡聚糖调节肠道菌群与降脂减肥作用的研究进展

申瑞玲，朱莹莹，李 林，董吉林

（郑州轻工业学院食品与生物工程学院，河南郑州450000）

燕麦β-葡聚糖调节肠道菌群与降脂减肥作用的研究进展

申瑞玲，朱莹莹，李 林，董吉林

（郑州轻工业学院食品与生物工程学院，河南郑州450000）

近年来，超重和肥胖已成为许多国家突出的健康问题，其导致的一系列代谢类疾病死亡率远高于其他疾病。越来越多的证据表明，肥胖的发生与肠道菌群的组成密切相关。燕麦β-葡聚糖不仅具有显著的降血脂作用和减肥功效，还可以作为益生元调节机体肠道菌群结构。本文从肠道菌群与肥胖的相关研究、燕麦β-葡聚糖降脂减肥和益生元作用等方面综述了燕麦β-葡聚糖调节肠道菌群及其减肥降脂作用之间相关性的研究现状。

燕麦β-葡聚糖，益生元，肠道菌群，减肥降脂，相关性

肥胖症是遗传因素与环境因素共同作用所导致的营养代谢障碍性疾病，是一系列慢性代谢疾病的主要诱因。多项研究结果表明，肥胖与葡萄糖耐量异常、胰岛素抵抗、Ⅱ型糖尿病、高血脂、纤溶系统功能紊乱及冠心病等一系列代谢综合症密切相关[1]。世界卫生组织（WHO）2013年3月公布数据显示，每年至少有280万人死于由肥胖和超重引起的并发性疾病。因此，研究肥胖发生的机理、预防和控制肥胖的发展和蔓延是十分重要的课题。

流行病学研究表明饮食结构的调整和生活方式的干预能预防90%以上慢性病。在饮食中添加谷物膳食纤维对体重控制和预防心血管疾病都具有重要作用[2]。燕麦中含有丰富的膳食纤维，其中的β-葡聚糖具有显著降脂减肥作用[3]；目前研究还证实燕麦β-葡聚糖可以作为益生元，促进双歧杆菌和乳酸菌生长，并减少大肠杆菌数量[4-5]。近年来，肥胖的发生和肠道菌群结构之间的关系已经成为研究的前沿与热点。然而β-葡聚糖调节肠道菌群结构变化与其降脂减肥作用之间是否有关联，以及其在体内的代谢过程和作用机理尚未完全明确，因此有必要对此进行更深入的研究。本文阐述了肠道菌群与肥胖的关系、燕麦β-葡聚糖降脂减肥作用和益生元作用，指出了需要深入研究的方向和具体内容。

1 肠道菌群与肥胖关系

1.1 肠道优势菌群的变化与肥胖发生的相关性

肠道微生态系统是人体最大的微生态系统。越来越多的研究表明，肠道微生物可以通过多种途径调节宿主的脂肪吸收、转运、存储和代谢，人体肠道微生态环境与肥胖的发生发展密切相关[6]。Backhed等[7]发现正常喂养的小鼠体脂含量比无菌小鼠高40%，将正常小鼠的肠道菌群克隆到无菌小鼠体内，两周后其脂肪含量增加了60%，并且出现胰岛素抵抗；而将肥胖小鼠肠道菌群转移到非肥胖无菌小鼠体内，两周后就变得和肥胖小鼠一样，这表明肠道中微生物的存在可使宿主吸收更高的能量而使其体重明显增加。

肠道优势菌群数量的变化与肥胖具有相关性。厚壁菌门（Firmicutes）和拟杆菌门（Bacteroidetes）为肠道中两个优势菌门，有研究发现12名肥胖患者摄取减肥食谱1年后，体重明显下降，肠道中的拟杆菌门细菌数量逐渐升高，而厚壁菌门细菌比例下降[8]；另外，体重正常儿童比超重儿童粪便中含有较多的双歧杆菌和较少的葡萄球菌[9]；张翼[10]研究发现膳食诱导肥胖大鼠与正常大鼠的肠道菌群存在明显差别，并找到了一种肥胖大鼠特异基因片段，分析双歧杆菌类群组成差异后，鉴定出其特有的双歧杆菌，这对理解肥胖与宿主肠道菌群之间关系提供了一定依据。以上研究表明膳食结构改变会引起肠道菌群组成和体重变化，并且二者之间具有一定相关性，而厚壁菌门数量如果多于拟杆菌门数量则能使机体更有效吸收食物中的能量而导致肥胖。但是Andreas等[11]的研究则发现肥胖人群粪便中拟杆菌数量也在增加，这与先前的研究结果相反。

1.2 肠道菌群对肥胖影响可能机理

研究已证实肥胖患者的肠道中含有能够促进能量吸收的核心菌群，但这些细菌影响宿主肥胖发生的具体过程和分子机制尚不明确。根据目前研究结果，肠道菌群对肥胖影响的可能机理如下：a.肠道菌群发酵降解难消化碳水化合物，产生短链脂肪酸（SCFA），将不能消化的食物组分转化为额外的能量，通过增加单糖的吸收而诱导肝脏重新合成脂肪；b.肠道菌群调节与宿主脂肪吸收、存储相关的基因表达，如禁食诱导脂肪细胞因子（fasting-induced adipocyte factor，FIAF），FIAF是蛋白质家族中一种类似于血管生成素因子，可以影响脂肪沉积，肠道菌群通过抑制其基因表达，增加脂肪细胞脂蛋白酯酶（LPL）活性，诱导甘油三酯的沉积[12]；c.肠道菌群改变会引发低度慢性炎症。长期食用高脂肪、低膳食纤维食物，造成肠道菌群结构失调，增加了产内毒素革兰氏阴性菌的数量，使进入血液的内毒素增加，诱发机体慢性炎症反应，进而导致肥胖、胰岛素抵抗等代谢失调疾病的发生[13]。研究表明选择性的添加双歧杆菌，可以阻止内毒素进入血液，降低了全身慢性炎症，对预防和治疗肥胖和糖尿病有很好的指导意义[14]。

2 燕麦β-葡聚糖降脂减肥作用

2.1 燕麦β-葡聚糖降脂减肥作用研究

已有大量研究证实燕麦β-葡聚糖具有降脂和减肥等功效，给予研究对象不同剂量的燕麦β-葡聚糖，最终所达到的降脂减肥效果也是不同的[15]。Shimizu[16]每天给予44名高胆固醇血症男性患者（体脂指数BMI＞22）含7.0g β-葡聚糖的谷物早餐，一段时间后患者血清中低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）和总胆固醇（TC）显著降低，且体脂指数和腰围也有明显改善；连续十三年的研究证据表明每天至少摄入3g燕麦β-葡聚糖可以减少高胆固醇患者或正常人群5%～10%的LDL-C水平[17]；另外，李文全[3]分别研究了含6、12、24g/kg燕麦β-葡聚糖高脂饲料对实验性高胆固醇血症大鼠血脂的影响，结果表明不同剂量β-葡聚糖均显著降低了空腹血浆TC、LDL-C和ApoB的水平，且具有剂量和时间依赖性。但是Chen等[18]研究显示连续12周摄入含β-葡聚糖7.3g的燕麦松饼和燕麦片并未降低健康人血清的TC和LDL-C；连续给予43名健康人群含4g燕麦β-葡聚糖低脂低能量高纤维的食物3周，与食用不含燕麦β-葡聚糖食物相比，血清TC和LDL-C并没有出现显著差异[19]。这些研究都表明燕麦β-葡聚糖对高胆固醇血症患者和肥胖人群确实有显著降脂减肥功效，但对健康人群血脂调节作用仍存在一定争议。

2.2 燕麦β-葡聚糖降脂减肥机理

β-葡聚糖的分子量是影响生理功能的主要因素，分子量较高的β-葡聚糖可显著降低胆固醇。给予Wistar大鼠燕麦β-葡聚糖（分子量1450ku）及其水解产物（730ku）可分别减少25%和31%的血清LDL-C，增加42%和62%的HDL-C[20]。另外，李文全[3]也证实了大分子燕麦β-葡聚糖可增加粪胆固醇和胆汁酸排出，抑制肝脏胆固醇和甘油三酯（TG）的沉积，提高7-a羟基化酶活性，增加胆汁酸的合成。但是，也有研究表明燕麦β-葡聚糖的分子量（10～2348ku）对C57BL/6NCrl小鼠的血清胆固醇没有显著影响[21]。

燕麦β-葡聚糖降脂减肥作用还与其对食欲及有关酶活性的影响有关。燕麦β-葡聚糖可以增加胃肠道食糜的粘性，延缓胃排空，抑制胃肠道酶活性，降低餐后血糖的胰岛素反应，增加小鼠血浆和小肠匀浆中胃动素和胆囊收缩素，增强饱腹感，从而减少膳食脂质的吸收；还能有效提高激素敏感性脂肪酶和胰脂酶活性，增加血浆多肽激素（PYY）的水平[22]。燕麦对食欲的影响还可能与食物的结构状态有关，含5gβ-葡聚糖半固态食物对脑肠肽和PYY分泌有一定的保护作用，但等量的液态食物则没有产生此影响[23]。

3 燕麦β-葡聚糖益生元作用及与脂肪代谢相关性

3.1 燕麦β-葡聚糖益生元作用研究

益生元是指在小肠中不被消化吸收而可进入大肠，被大肠中有益菌优先利用而多数有害菌不能利用或难以利用的一类具有明显健康效应的食物组分[24]，主要有功能性低聚糖、多糖类、天然植物提取物、蛋白质水解物等。目前的研究多集中在低聚糖，但谷物中的某些水溶性膳食纤维（β-葡聚糖、阿拉伯木聚糖）和抗性淀粉等都可以作为益生元[25]。

国内外已有研究证明燕麦难消化碳水化合物组分具有益生元作用。Riikka[26]以燕麦麸为基质体外研究双歧杆菌对结肠粘膜的粘附，发现两株双歧杆菌在结肠粘膜的粘附分别由4.5%、3.7%增加到12.1%、7.8%，并指出与牛奶相比，燕麦更有利于双歧杆菌的存活和定植；将燕麦麸皮、燕麦全粉等作为唯一碳源，厌氧培养粪便标本，结果表明燕麦麸可被肠道微生物利用，增加双歧杆菌的数量[27]；另外，不同分子量的燕麦β-葡聚糖都可以刺激肠道中有益菌的增殖，并抑制有害菌的生长，但小分子葡聚糖的作用效果更显著，这可能与β-葡聚糖分子在肠道的发酵降解有关[4]。目前研究的益生元大多数是低聚糖，但多糖大量、缓慢的发酵可为整个大肠提供更持久性的可发酵碳源，从这点来说它可能比寡糖更有益[28]。

3.2 燕麦β-葡聚糖益生元作用及脂代谢相关性分析

燕麦β-葡聚糖可以显著影响肠道微生物的组成和代谢。一些体内实验证明燕麦β-葡聚糖可以作为益生元直接进入大肠发酵并产生SCFA[29]；同时，以燕麦β-葡聚糖为发酵底物体外接种动物粪便，也可以促进SCFA的产生[30]。SCFA不仅能抑制胺类等有害物质产生，对脂代谢也有明显影响，它能够抑制肝脏胆固醇合成或使胆固醇在血浆和肝脏中再分配，从而降低血浆胆固醇浓度[31]。β-葡聚糖在大肠中发酵产生的乙酸不仅是肝脏和外周组织的能量来源，也葡萄糖异生作用和脂肪生成途径的分子信号[30]；丙酸盐则抑制了脂肪生成酶，从影响血脂水平[32]；另外，其发酵产生的丁酸为肠上皮提供了能量，利于保持肠道粘膜完整性[4]，肠道粘膜含内分泌L-细胞，能分泌多种肽类，其中GLP-1和PYY在调节食欲和胰脏功能上具有重要作用，研究也已证实，SCFA可以调节这些肽的前体胰高血糖素表达，其作用与调节食物摄入、脂肪累积和胰脏功能有关[3]；丁酸还可以抑制炎症反应，在细胞凋亡和细胞增生以及降低结肠癌风险方面起重要作用。另一方面，燕麦β-葡聚糖也可以通过改变菌群组成起到降低胆固醇作用。Murphy等[33]连续28d给猪喂食含有β-葡聚糖的饲料，发现其胃肠道中乳酸杆菌数量有所增加；乳酸杆菌株可以通过水解小肠中的结合胆汁酸约束大肠中的脱氧胆汁酸来抑制胆汁酸在肠肝循环中的再吸收，从而达到降胆固醇的的效果[34]。这些研究结果都表明了燕麦难消化碳水化合物在肠道中发酵产酸以及对益生菌增殖的影响与降脂减肥功效具有明显的相关性。

4 展望

综上，可以看出，肠道菌群结构变化与肥胖的发生密切相关。可以通过膳食结构的改变来改善肠道优势菌群的组成，从而影响宿主对脂肪的吸收和代谢，达到预防和控制体重增加的目的。然而，有关燕麦β-葡聚糖调节肠道菌群及其降脂减肥相关性领域的研究尚存在以下不足：a.燕麦β-葡聚糖降脂减肥作用机理尚未完全明确，特别是不同分子量、不同黏度的β-葡聚糖在体内的消化降解过程及其产生的代谢产物与脂肪吸收和存储之间的关系还有待进一步研究；b.虽然已知燕麦β-葡聚糖可以作为益生元调节肠道菌群，但是从分子水平和代谢组学方面揭示燕麦难消化碳水化合物组分的益生效应和肥胖之间的内在联系的研究还鲜有报道。

随着生活水平的提高，人们开始追求更加健康和高品质的生活，面对肥胖症和与其相关的一系列慢性代谢类疾病的高发，以及拥有明显副作用的减肥药市场，人们更偏向于通过饮食和运动来预防和控制体重的增加。因此，针对燕麦产品具有降脂减肥和益生元作用的特点，利用燕麦来开发出新的功能性谷物食品必将成为食品行业研究重点。

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Research progress in the intestinal flora and anti-obesity effect of oat β-glucan

SHEN Rui-ling，ZHU Ying-ying，LI Lin，DONG Ji-lin
（School of Food and Biological Engineering，Zhengzhou University of Light Industry，Zhengzhou 450000，China）

In recent years，the prevalence of overweight and obesity has increased drastically，and the mortality rate of related chronic metabolic disorders is much higher than other diseases.Many evidences suggest that the microbial community in the human intestine may play an important role in the pathogenesis of obesity.Oat β-glucan has been proved to help lower cholesterol and reduce body weight.Besides，it can also change the composition and activity of the gut microbiota.The correlation between regulation of the intestinal flora and anti-obesity effect of oat β-glucan from the correlation between the gut microbiota and obesity，the antiobesity effect as well as the prebiotic effects of oat β-glucan were discussed in this review.

oat β-glucan；prebiotic；intestinal flora；anti-obesity；correlation

TS201.1

A

1002-0306（2014）08-0364-04

10.13386/j.issn1002-0306.2014.08.075

2013－08－16

申瑞玲（1967-），女，博士，教授，主要从事食品营养方面的研究。

国家自然科学基金（31271854）。