天然多糖對(duì)腸道菌群調(diào)節(jié)作用的研究進(jìn)展

苗晶囡 邱軍強(qiáng) 李海霞 余邦良 周丹 吳良 徐丹 張華 韓偉

摘 要：綜述了天然多糖對(duì)腸道菌群調(diào)節(jié)作用的研究現(xiàn)狀，為天然多糖對(duì)腸道菌群調(diào)節(jié)的深入研究提供科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：多糖;腸道菌群;生物活性

天然多糖具有抗氧化、抗炎、抗菌、抗凝血、抗輻射、降血糖等多種生物活性[1-3]。近年來(lái)，研究表明，多糖發(fā)揮多種生物活性可能與其調(diào)節(jié)腸道菌群密切相關(guān)[4-5]。研究認(rèn)為，由于機(jī)體缺乏多糖水解酶，經(jīng)口服給予的多糖大多數(shù)均不能被人體直接消化和吸收，而機(jī)體內(nèi)的腸道菌群在多糖的吸收過(guò)程中發(fā)揮重要作用，一方面腸道菌群能夠?qū)Χ嗵沁M(jìn)行降解，生成一些單糖，從而促進(jìn)機(jī)體對(duì)其吸收和利用，同時(shí)還能產(chǎn)生具有一定生物活性的代謝產(chǎn)物，如短鏈脂肪酸，另一方面，多糖能夠直接通過(guò)調(diào)節(jié)腸道菌群的比例，來(lái)增加有益菌的數(shù)量，降低有害菌的數(shù)量，從而達(dá)到改善機(jī)體的生理水平，治療某些疾病的作用。例如桑葚果膠多糖能夠促進(jìn)益生菌多形擬桿菌的增殖[6]。研究表明，大多數(shù)的細(xì)菌（超過(guò)70%）主要存在于人體的胃腸道內(nèi)，這些細(xì)菌的種類達(dá)到了1 000種以上[7-8]。腸道菌群能夠影響機(jī)體生理學(xué)的多個(gè)方面，包括飲食、維生素的產(chǎn)生、新陳代謝和疾病發(fā)病機(jī)制。研究表明，腸道菌群組成比例與多種疾病的發(fā)生具有密切聯(lián)系，例如2型糖尿病患者乳酸菌數(shù)量明顯增多，雙歧桿菌數(shù)量顯著降低;而肥胖群體腸道內(nèi)壁菌門(mén)/擬桿菌門(mén)的比例較高;擬桿菌/厚壁菌門(mén)的比例與機(jī)體血糖濃度呈正相關(guān)[9]。對(duì)健康體檢者及炎癥性腸病患者腸道菌落和血清中炎性因子做相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)大腸桿菌、腸球菌與炎性細(xì)胞因子呈正相關(guān)，乳酸桿菌、雙歧桿菌與之呈負(fù)相關(guān)[10]。此外，一些天然多糖能夠增加機(jī)體有益的乳酸菌比例，而減少有害菌的數(shù)量，如沙門(mén)氏菌和大腸桿菌，從而對(duì)機(jī)體發(fā)揮益生元的作用[11-12]。

腸道菌群通過(guò)分泌糖苷水解酶、裂解酶和酯酶等來(lái)分解多糖鏈，從而獲取能量，其中多糖被酵解產(chǎn)生的一類最終產(chǎn)物為短鏈脂肪酸，包括甲酸、乙酸、丙酸和丁酸等，這些短鏈脂肪酸不僅參與哺乳動(dòng)物的能量代謝，而且具有廣泛的生物活性。同時(shí)短鏈脂肪酸的種類、含量與腸道菌群的種類和組成比例直接相關(guān)：乙酸為大多數(shù)腸道菌群分解多糖的產(chǎn)物，擬桿菌屬和梭菌屬IX及其他一些丙酸菌屬酵解多糖產(chǎn)生的丙酸，乙酸鹽和丙酸鹽為肝臟糖異生的底物，同時(shí)能夠抑制膽固醇的合成，此外，短鏈脂肪酸還能降低腸道pH值、抑制部分有害菌落的繁衍，提高腸粘膜免疫功能等作用。此外，某些腸道菌群種群改變、菌群失調(diào)（菌群組成比例異常）均會(huì)影響腫瘤的發(fā)生和發(fā)展[13]。近年來(lái)研究表明，腸道菌群失調(diào)不僅與肥胖、糖尿病、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、結(jié)腸癌、心血管疾病、非酒精性脂肪肝和炎癥性腸病相關(guān)，而且也與許多大腦疾病密切相關(guān)，包括自閉癥、阿爾茨海默病、帕金森和肌萎縮性側(cè)束硬化癥等[14]。人們對(duì)于腸道菌群對(duì)機(jī)體生理學(xué)的影響機(jī)制尚不清楚[15]，這是由于宿主-腸道菌群、微生物-微生物和營(yíng)養(yǎng)成分-微生物之間的相互作用及作用機(jī)制研究缺乏行之有效的方法和技術(shù)。本文綜述了天然多糖對(duì)腸道菌群的調(diào)節(jié)作用和通過(guò)調(diào)控腸道菌群達(dá)到治療某些疾病的研究進(jìn)展，為天然多糖發(fā)揮藥理活性作用機(jī)理研究提供科學(xué)依據(jù)。

1 多糖對(duì)腸道菌群的調(diào)節(jié)作用

1.1 體外調(diào)節(jié)腸道菌群的生長(zhǎng)

Guo等[16]從栗黑褐?jǐn)M層孔菌中分離得到一種胞外多糖（EPS），發(fā)現(xiàn)在模擬兒童和成人機(jī)體腸道環(huán)境下，兒童腸道環(huán)境下酵解的該多糖產(chǎn)物中短鏈脂肪酸的含量更高，尤其是丁酸的產(chǎn)量。Ho等[17]發(fā)現(xiàn)，體外培養(yǎng)的腸道菌群能夠發(fā)酵不同聚合度（聚合度范圍為4～64）的低聚木糖和木多糖混合物，同時(shí)發(fā)現(xiàn)與較高聚合度多糖（聚合度為22、44、64）相比，低聚合度（聚合度為4、7、14）的混合多糖能夠促進(jìn)腸道菌群中雙歧桿菌的生長(zhǎng)，并促進(jìn)有機(jī)酸的生成。Ahmadi等[18]發(fā)現(xiàn)，橡木果多糖作為森林副產(chǎn)物具有很好的抗氧化活性，同時(shí)能夠作為一種益生元。相比熱空氣干燥和真空加熱干燥，通過(guò)冷凍干燥得到的橡木果多糖能夠更好地促進(jìn)植物乳桿菌Lp PTCC1896的增殖，推測(cè)多糖的溶解性和持水能力在一定程度上能夠影響其能否被腸道菌群所發(fā)酵。Huang等[19]比較了熱水提取法、超細(xì)粉碎提取法和超細(xì)粉碎-酶輔助提取法得到的龍眼肉多糖，分別命名為L(zhǎng)P-H、LP-S和LP-SE，體外促進(jìn)益生菌增殖的活性，結(jié)果表明，LP-SE具有最強(qiáng)促進(jìn)益生菌增殖的活性，其主要促進(jìn)植物乳桿菌、保加利亞乳桿菌、發(fā)酵乳桿菌和明串珠菌的增殖。Wang等[20]通過(guò)將腸道菌群與珊瑚蟲(chóng)多糖共同培養(yǎng)發(fā)酵，發(fā)現(xiàn)珊瑚蟲(chóng)多糖能夠提高益生菌的數(shù)量，包括擬桿菌屬、巨單胞菌屬和韋榮球菌。同時(shí)發(fā)現(xiàn)其能提高短鏈脂肪酸的產(chǎn)量。Xu等[21]通過(guò)將壇紫菜多糖作為唯一碳源與腸道菌群共培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)24 h后腸道菌群的種類顯著增加，壇紫菜多糖能夠通過(guò)促進(jìn)益生菌的增殖，并抑制病原體的增殖，改變微生物種群結(jié)構(gòu);此外，還發(fā)現(xiàn)共培養(yǎng)后培養(yǎng)液中短鏈脂肪酸的總量顯著增加，其中包含大量的乙酸、丙酸和丁酸;發(fā)酵后的壇紫菜多糖分子量從2.623×105 Da下降至2.308×104 Da;另外，壇紫菜低聚糖的聚合度范圍為2～9，推測(cè)低聚糖有利于益生菌的增殖和有機(jī)酸的生成。Huang等[19]通過(guò)將從竹屑中得到的O-乙酰-阿拉伯木聚糖（BSH-1）與腸道微生物進(jìn)行體外共培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)腸道微生物能夠利用BSH-1，同時(shí)共培養(yǎng)后的腸道微生物中具有益生功能的雙歧桿菌、乳酸桿菌、類桿菌、普氏桿菌和副類桿菌的數(shù)量增加，而有害的梭桿菌、毛螺菌-UCG-008、嗜膽菌和脫硫弧菌數(shù)量降低;BSH-1影響腸道菌群生態(tài)系統(tǒng)主要通過(guò)提高短鏈脂肪酸的產(chǎn)量，尤其是乙酸、丙酸和正丁酸;除此之外，相比從玉米芯中得到的次乙酰化木聚糖，BSH-1能夠產(chǎn)生更多的正丁酸。另外，研究還發(fā)現(xiàn)，硫酸軟骨素能夠促進(jìn)梭形菌、雙歧桿菌和類桿菌的增殖，抑制腸桿菌和乳酸桿菌的增殖[22];海藻酸及其衍生物能夠促進(jìn)卵狀擬桿菌、木質(zhì)擬桿菌和多形擬桿菌的增殖，同時(shí)促進(jìn)短鏈脂肪酸的產(chǎn)生[23]。硫化滸苔多糖和硫化海帶多糖有助于益生菌（乳酸桿菌和雙歧桿菌）的增殖，同時(shí)增加短鏈脂肪酸的產(chǎn)生，包括乙酸、丁酸和乳酸，與高分子量硫化多糖（Mw>3×104 Da）相比，低分子量硫化多糖（Mw<3×104 Da）具有更好地促進(jìn)益生菌增殖效應(yīng)[24]。

1.2 在體調(diào)節(jié)腸道菌群的生長(zhǎng)

1.2.1 對(duì)機(jī)體正常腸道菌群的影響 Zhang等[25]發(fā)現(xiàn)，給予500 mg/kg/d劑量的紫花苜蓿多糖42d，仔豬盲腸、結(jié)腸和直腸中乳酸桿菌的水平顯著升高，而沙門(mén)氏菌和大腸桿菌的數(shù)量顯著降低。同時(shí)十二指腸、空腸和回腸中的絨毛高度增加，空腸和回腸中腺窩深度降低，而絨毛高度/絨毛深度比例增加，仔豬小腸蛋白酶和淀粉酶活性提高。這些結(jié)果表明，紫花苜蓿多糖能夠促進(jìn)仔豬腸道形態(tài)發(fā)育，提高仔豬腸道益生菌群的數(shù)量。Gao等[26]通過(guò)水提和堿水提得到兩種秋葵多糖WEP （Mw=9.12×104 Da）和AEP（Mw=9.79×104 Da），通過(guò)口服給予兩個(gè)多糖200 mg/kg/d劑量的秋葵多糖21d后，發(fā)現(xiàn)兩種多糖對(duì)昆明小鼠的體重沒(méi)有影響，但是與低聚果糖組相比，其能夠提高小鼠腸道中乳酸桿菌的數(shù)量，而對(duì)雙歧桿菌、腸球菌和大腸桿菌的數(shù)量沒(méi)有影響;而與蒸餾水組相比，兩種多糖能夠提高小鼠體內(nèi)雙歧桿菌和乳酸桿菌的數(shù)量，對(duì)類桿菌、腸球菌和大腸桿菌沒(méi)有影響。此外，還發(fā)現(xiàn)堿提多糖AEP具有更好的改善作用，上述結(jié)果表明秋葵多糖主要通過(guò)改變腸道中短鏈脂肪酸含量促進(jìn)腸道益生菌的增殖，并抑制有害致病菌的增殖，從而改善小鼠腸道環(huán)境和益生菌數(shù)量。

1.2.2 對(duì)機(jī)體紊亂腸道菌群的影響 Kjlbk等[27]通過(guò)16S高通量測(cè)序方法發(fā)現(xiàn)阿拉伯木聚糖對(duì)超重患者機(jī)體腸道菌群具有益生作用，同時(shí)增加產(chǎn)生丁酸的菌群數(shù)量。Li等[28]研究發(fā)現(xiàn)，巴氏異粘菌巖藻糖基化硫酸軟骨素能夠降低高脂肪和高糖飲食引起代謝綜合征C57BL/6小鼠腸道菌群中厚壁菌門(mén)/擬桿菌門(mén)的比例，其主要通過(guò)減少毛螺菌科和Allobaculum屬細(xì)菌數(shù)量，同時(shí)增加卟啉單胞菌科、巴氏桿菌和類桿菌的數(shù)量來(lái)實(shí)現(xiàn)。Ren等[29]研究了滸苔多糖對(duì)洛哌丁胺誘導(dǎo)便秘小鼠腸道菌群的影響，發(fā)現(xiàn)洛哌丁胺誘導(dǎo)便秘小鼠體內(nèi)類桿菌和變形桿菌數(shù)量增加，如乳酸桿菌和雙歧桿菌，同時(shí)導(dǎo)致厚壁菌門(mén)和放線菌數(shù)量減少。而給予滸苔多糖后能夠恢復(fù)上述菌群的數(shù)量至正常水平。此外，Ren等[30]發(fā)現(xiàn)，正常裸鼠機(jī)體中腸道菌群主要為擬桿菌門(mén)，其次為變形桿菌、厚壁菌門(mén)和其他菌屬，而給予順鉑后裸鼠中腸道菌群主要為變形桿菌，其次為擬桿菌門(mén)、厚壁菌門(mén)和其他菌屬。而給予滸苔多糖后能夠使得這些腸道菌群數(shù)量恢復(fù)至正常水平。

2 天然多糖基于調(diào)節(jié)腸道菌群發(fā)揮生物活性

2.1 抗腫瘤活性

天然多糖發(fā)揮抗腫瘤活性作用與其改變機(jī)體腸道菌群的組成密不可分，這是由于在腫瘤發(fā)生過(guò)程中往往伴隨有腸道菌群失調(diào)。Zhang等[31]發(fā)現(xiàn)，甘草多糖（GCP）能夠有效抑制結(jié)腸癌細(xì)胞CT-26荷瘤BALB/c裸鼠體內(nèi)腫瘤的生長(zhǎng)和腫瘤轉(zhuǎn)移，同時(shí)發(fā)現(xiàn)GCP治療組腫瘤組織中出現(xiàn)了炎性細(xì)胞浸潤(rùn);16SrRNA高通量測(cè)序分析糞便樣品結(jié)果表明，腫瘤模型組裸鼠和GCP治療組裸鼠之間的腸道菌群組成比例具有明顯差異，其中GCP治療組裸鼠腸道菌群中LachnospiraceaeUCG_001、Enterorhabdus、Odoribacter、Ruminococcaceae_UCG_010、Ruminococcaceae_UCG_014 、Enterococcus和Ruminiclostridium_5恢復(fù)到正常水平，當(dāng)給予GCP治療組裸鼠抗生素使得其腸道菌群大量減少后，GCP則無(wú)抗腫瘤活性，表明GCP發(fā)揮抗腫瘤活性可能通過(guò)靶向調(diào)節(jié)上述幾種菌群數(shù)量發(fā)揮作用。還有一些研究認(rèn)為，肝癌的發(fā)生與機(jī)體腸道屏障的破壞和腸道菌群紊亂密切相關(guān)[32]。而Singdevsachan等[33]認(rèn)為，蘑菇多糖發(fā)揮抗腫瘤活性主要與其調(diào)控腸道菌群、改善機(jī)體免疫功能發(fā)揮作用有關(guān)。此外，Liu等[34]認(rèn)為，揭示天然多糖靶向腸道微生物發(fā)揮抗腫瘤作用機(jī)制的主要困境在于生物的復(fù)雜性，包括宿主個(gè)體差異、多糖結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和腸道菌群復(fù)雜性等。

2.2 抗炎作用

Thomson等[35]通過(guò)將菊粉和木聚糖與雙歧桿菌、多雷擬桿菌、乳桿菌、大腸桿菌和共生梭菌進(jìn)行共培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)雙歧桿菌和乳桿菌與菊粉共培養(yǎng)能夠產(chǎn)生大量乳酸和乙酸，而多雷擬桿菌和共生梭菌與木聚糖共培養(yǎng)能夠產(chǎn)生較多的丁酸，后者的上清液能夠降低促炎因子TNF-α誘導(dǎo)HT-29細(xì)胞的炎癥反應(yīng)，下調(diào)HT-29細(xì)胞IL-8和NF-κβ的表達(dá)而促進(jìn)細(xì)胞增殖。Ren等[36]發(fā)現(xiàn)，硒化香菇多糖能夠提高小鼠腸道擬桿菌的豐度，降低厚壁菌豐度，同時(shí)提高益生菌的數(shù)量，包括乳酸桿菌屬、擬桿菌屬、普氏菌屬和羅氏菌屬，下調(diào)小鼠血清TNF-α、IL-1β和胰腺羥脯胺酸的水平而預(yù)防慢性胰腺炎的發(fā)生。Li等[37]發(fā)現(xiàn)，靈芝多糖（PSG）能夠通過(guò)下調(diào)小鼠脂肪酶、淀粉酶、IFN-γ和TNF-α的水平緩解二乙基二硫代氨基甲酸所致胰腺炎，高通量測(cè)序分析結(jié)果表明，PSG還能夠改變小鼠腸道菌群的多樣性，尤其是降低類桿菌門(mén)的相對(duì)豐度，增加硬桿菌門(mén)的相對(duì)豐度，從而提高益生菌的相對(duì)豐度，包括乳酸桿菌、羅氏菌和毛螺菌屬。Shang等[38]發(fā)現(xiàn)，不同異構(gòu)體的卡拉膠（κ-型、ι-型和 λ-型）均能不同程度誘導(dǎo)C57BL/6J小鼠產(chǎn)生結(jié)腸炎，高通量測(cè)序結(jié)果表明其誘導(dǎo)結(jié)腸炎與改變小鼠體內(nèi)腸道菌群的組成比例密切相關(guān)，卡拉膠能夠降低具有潛在抗炎作用嗜黏蛋白阿卡曼氏菌的豐度。Ren等[39]研究了猴頭菇多糖（Mw=8.667×104 Da）對(duì)右旋糖酐硫酸鈉誘導(dǎo)C57BL/6J小鼠產(chǎn)生結(jié)腸炎的抗炎作用，結(jié)果表明，猴頭菇多糖能夠改善小鼠結(jié)腸炎的臨床癥狀，并抑制IL-6、IL-1β和TNF-α的分泌，下調(diào)COX-2和iNOS的表達(dá)，同時(shí)阻斷NF-κβp65、NF-κβ抑制劑α、MAPK和Akt的磷酸化;此外，猴頭菇多糖還能夠調(diào)節(jié)小鼠腸道菌群的比例，恢復(fù)包括梭形菌、阿克曼菌和脫硫弧菌在內(nèi)的關(guān)鍵菌群的相對(duì)豐度，從而阻止結(jié)腸炎引發(fā)的腸道菌群失衡。

2.3 調(diào)節(jié)免疫作用

Zhao等[40]從金針菇中得到一種主要由β-葡萄糖組成的粗多糖，發(fā)現(xiàn)該多糖能夠提高ICR小鼠腸道短鏈脂肪酸的濃度而降低腸道pH值，并呈一定的劑量依賴關(guān)系。高通量測(cè)序結(jié)果表明，該金針菇多糖能夠豐富小鼠腸道菌群的數(shù)量，同時(shí)改變腸道菌群的組成比例，包括降低厚壁菌/擬桿菌的比例。另外發(fā)現(xiàn)，乳酸菌和艾克曼菌的相對(duì)豐度與小鼠能量吸收密切相關(guān)，而卟啉單胞菌和擬桿菌的相對(duì)豐度與血清免疫球蛋白和細(xì)胞因子的增加呈正相關(guān)關(guān)系，表明該金針菇粗多糖可能通過(guò)調(diào)節(jié)腸道菌群而發(fā)揮抑制肥胖和免疫調(diào)節(jié)活性。Fan等[41]發(fā)現(xiàn)，冬蟲(chóng)夏草多糖（CSP）能夠顯著促進(jìn)腸道微生物產(chǎn)生丁酸，從而改善組蛋白h3乙?；閷?dǎo)T細(xì)胞特異性Foxp3，同時(shí)抑制環(huán)磷酰胺誘導(dǎo)白介素IL-17和IL-21水平升高;而PSG能夠顯著下調(diào)髓樣分化因子（MyD88），顯著提高白介素IL-10和TGF-β3水平。Yu等[42]得到一種黑根霉胞外多糖（EPS1-1），該多糖能夠調(diào)節(jié)結(jié)腸癌小鼠腸道菌群的數(shù)量，并提高小鼠糞便中短鏈脂肪酸的總濃度。此外，EPS1-1能夠增加小鼠結(jié)腸組織中絨毛長(zhǎng)度、絨毛長(zhǎng)度/隱窩深度的比值，并改善小鼠酸性粘液分泌杯狀細(xì)胞的數(shù)量，保護(hù)腸道上皮細(xì)胞和免疫細(xì)胞免受化學(xué)制劑或病原微生物的損害。

2.4 抑制肥胖

截止到2016年，WHO研究數(shù)據(jù)表明，18歲年齡以上BMI指數(shù)高于25 kg/m2的人數(shù)超過(guò)了19億，其中6億人為肥胖人群（BMI>30 kg/m2）[43]。目前流行病學(xué)研究表明，肥胖不單單與飲食（高脂肪飲食）、生活習(xí)慣（久坐）和遺傳因素有關(guān)，腸道菌群在機(jī)體能量平衡和新陳代謝發(fā)揮著舉足輕重的作用[44]。乳酸桿菌存在于整個(gè)胃腸道，在結(jié)腸內(nèi)參與機(jī)體不能消化的復(fù)雜碳水化合物的降解，同時(shí)在十二指腸和空腸參與脂肪和單糖的降解，其還能產(chǎn)生抗菌劑，從而減少腸道細(xì)菌的數(shù)量，進(jìn)而影響機(jī)體的體重，因此，腸道菌群逐漸被認(rèn)為是引起機(jī)體肥胖的主要因素[45]，而給予2 g/kg低聚果糖能夠降低雜交豬體內(nèi)脂肪含量[46]。Chen等[47]給予高脂飲食小鼠竹屑多糖（純度：80%～85%，Mw≈1×104 Da）8周后，發(fā)現(xiàn)竹屑多糖能夠改善小鼠腸道菌群的豐度和多樣性，同時(shí)調(diào)節(jié)腸道菌群的組成比例，其中硬桿菌/類桿菌的比例降低;同時(shí)降低有害菌（腸桿菌和脫硫弧菌）的相對(duì)豐度，提高益生菌（阿克曼菌和乳酸桿菌）的相對(duì)豐度。此外，竹屑多糖還能改善肥胖小鼠腸屏障完整性，減少低度炎癥，改善脂質(zhì)代謝和胰島素抵抗。Sun等[48]發(fā)現(xiàn)，龍須菜多糖能夠抑制高脂飲食小鼠體重的增加，減少小鼠肝臟和脂肪組織中脂肪的積累，這些作用與其調(diào)控小鼠腸道菌群密切相關(guān)（降低與肥胖正相關(guān)的腸球菌屬、假單胞菌屬和瘤胃梭菌屬菌群的數(shù)量;增加與肥胖負(fù)相關(guān)的類桿菌屬、異桿菌屬和理研菌屬菌群的數(shù)量）;使得高脂飲食小鼠腸道菌群恢復(fù)到正常水平，從而通過(guò)短鏈脂肪酸依賴途徑來(lái)影響小鼠脂質(zhì)相關(guān)基因的表達(dá)。Ai等[49]研究表明，太平洋鮑魚(yú)硫化多糖能夠抑制高脂飲食小鼠體重的增加，降低肝臟和附睪脂肪組織中脂肪的積累，其效應(yīng)與改善腸道菌群密切相關(guān)（降低硬桿菌/類桿菌的比例，減小整體腸道菌群組成比例變化）;同時(shí)發(fā)現(xiàn)給予多糖后丁酸的產(chǎn)生增加，這些結(jié)果表明多糖抑制脂質(zhì)相關(guān)基因的表達(dá)可能通過(guò)G蛋白偶聯(lián)受體依賴途徑實(shí)現(xiàn)。Shi等[50]研究了麥冬多糖MDG-1對(duì)高脂飲食所致C57BL/6肥胖小鼠腸道菌群的影響，表明給予小鼠300 mg/kg MDG-1持續(xù)12周后，MDG-1能夠降低硬桿菌/類桿菌的比例，使得小鼠腸道菌群組成恢復(fù)至正常水平，同時(shí)MDG-1能夠減少D-半乳糖胺的產(chǎn)生，增加?；撬帷⒍替溨舅峒捌浯x物，D-脯氨酸和其他氨基酸的產(chǎn)生，這些活性物質(zhì)能夠被機(jī)體吸收而發(fā)揮降血脂、降血糖和保肝的生物活性。

2.5 降血糖作用

研究證實(shí)，改變機(jī)體腸道菌群為影響胰島素抵抗和2型糖尿病發(fā)展的重要因素。Qin等[51]通過(guò)對(duì)345位2型糖尿病患者腸道菌群DNA進(jìn)行測(cè)序，發(fā)現(xiàn)這些患者體內(nèi)的腸道菌群存在中度失調(diào)，產(chǎn)丁酸的細(xì)菌數(shù)量減少，而一些致病菌的數(shù)量增加，腸道中能夠降低硫酸鹽含量和機(jī)體抗氧化應(yīng)激能力微生物數(shù)量同樣增加。Chen等[52]從灰樹(shù)花中分離得到一種雜多糖GFP-N，分子量為1.26×104 kDa，藥理活性實(shí)驗(yàn)表明，其能夠激活胰島素受體底物1、磷脂酰肌醇-3-激酶、葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白4和c-Jun N末端激酶1/2而達(dá)到降血糖的作用。與糖尿病模型對(duì)照組小鼠相比，給予GFP-N組糖尿病小鼠糞便中的擬桿菌數(shù)量顯著增加，而厚壁菌門(mén)和變形桿菌數(shù)量顯著降低。這是由于厚壁菌門(mén)數(shù)量增加，擬桿菌數(shù)量減少與機(jī)體膳食能量吸收和輕微炎癥密切相關(guān)。與正常對(duì)照組相比，給予GFP-N組糖尿病小鼠中牙齦假單胞菌、嗜粘蛋白-艾克曼菌、嗜酸乳桿菌、連翹單寧菌、酸性擬桿菌和羅氏弧菌的比例顯著增加，其中研究人員認(rèn)為糖尿病患者的血糖水平受腸道牙齦假單胞菌存在的影響。此外，F(xiàn)eng等[53]發(fā)現(xiàn)，柴胡多糖能夠改善鏈脲霉素誘導(dǎo)糖尿病所致腎病的發(fā)生，并降低腎臟和結(jié)腸的炎癥反應(yīng)，口服柴胡多糖還能夠降低糖尿病小鼠血糖、血肌酐和尿白蛋白水平。這些可能與其調(diào)節(jié)腸道微生物菌群多樣性和保護(hù)腸道菌群相關(guān)。Bang等[54]發(fā)現(xiàn)，給予小鼠16周土豆淀粉后，小鼠體重和脂肪組織增加量較低，同時(shí)具有比較高的胰島素敏感性，這些均與土豆淀粉干預(yù)小鼠腸道菌群密切相關(guān)。Zhang等[55]發(fā)現(xiàn)，桑葉類黃酮、生物堿和桑葉多糖均能夠有效降低db/db（2型糖尿病模型）小鼠空腹血糖，同時(shí)桑葉類黃酮和桑葉多糖能夠明顯改善小鼠腎臟損傷，降低尿中白蛋白和肌酐含量，改善腎小管上皮細(xì)胞水腫和腎囊上皮增厚，其作用與胰島素受體和TGF-β/Smads信號(hào)通路有關(guān)。Yan等[56]研究了黃精總多糖對(duì)高脂飲食和鏈脲佐菌素所致2型糖尿病SD大鼠的治療效應(yīng)，結(jié)果表明，給予黃精總多糖（0.1 g/kg）56d后，大鼠空腹血糖和空腹胰島素均得到有效控制，同時(shí)還能改善大鼠腸道菌群的比例，包括降低類桿菌和變形桿菌的豐度，提高厚壁菌的豐度。黃精多糖能夠減少大鼠短鏈脂肪酸的含量，同時(shí)減少醋酸、丙酸和丁酸的產(chǎn)生。

2.6 降血脂作用

Kim等[57]從莼菜嫩葉上得到一種多糖，發(fā)現(xiàn)該多糖能夠降低給予高膽固醇飲食倉(cāng)鼠血清中低密度脂蛋白和總膽固醇水平;并且上調(diào)肝臟CYP51和CYP7A1mRNA的表達(dá)水平，同時(shí)上調(diào)低密度脂蛋白受體mRNA的表達(dá)水平。Chen等[58]從褐藻中得到一種巖藻多糖，該多糖能夠降低高脂飲食大鼠血清中總膽固醇和低密度脂蛋白水平，降低肝臟和主動(dòng)脈弓的脂肪變性，調(diào)節(jié)大鼠腸道菌群數(shù)量，提高肝臟CYP7A1的表達(dá)水平，降低血清脂多糖水平從而緩解高脂飲食大鼠血脂異常狀況。Liu等[59]同樣發(fā)現(xiàn)裙帶菜巖藻聚糖也能夠改善高脂飲食裸鼠的血脂異常狀況，其機(jī)制與通過(guò)降低肝膽固醇代謝相關(guān)蛋白表達(dá)水平而調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝有關(guān)，其還能增加裸鼠腸道中擬桿菌和擬普雷沃菌的數(shù)量，同時(shí)減少厚壁菌、葡萄球菌和鏈球菌的數(shù)量。Sun等[60]從茯苓菌核中分離鑒定了一種水不溶性（1→3）-β-葡聚糖（WIP，Mw= 4.486×104 Da），給予該多糖能夠顯著提高小鼠腸道中產(chǎn)丁酸的Lachnospiracea和梭菌數(shù)量，從而改善高脂血癥。

2.7 其他

研究還發(fā)現(xiàn)，天然多糖能夠通過(guò)調(diào)節(jié)機(jī)體腸道菌群來(lái)發(fā)揮減少H1N1病毒引發(fā)腸道損傷[61]、保護(hù)非酒精性脂肪肝[62]、緩解抗生素誘導(dǎo)腹瀉[63]和苯甲酸二酯誘導(dǎo)便秘等[64]。

3 結(jié)論與展望

隨著人們對(duì)天然多糖調(diào)控腸道菌群的不斷深入研究，天然多糖通過(guò)調(diào)節(jié)腸道菌群而發(fā)揮多種生物活性的作用逐漸引起人們的重視。然而這些研究還存在一些不足，多糖的種類、分子量、單糖組成和糖苷鍵連接方式與其調(diào)節(jié)腸道菌群之間的關(guān)系仍不清楚，同時(shí)天然多糖通過(guò)調(diào)節(jié)腸道菌群而發(fā)揮多種生物活性的機(jī)制仍待進(jìn)一步揭示。雖然體外實(shí)驗(yàn)和體內(nèi)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)已證實(shí)多糖對(duì)腸道菌群具有調(diào)節(jié)作用，但所采用的實(shí)驗(yàn)方法、動(dòng)物模型及理論依據(jù)仍需進(jìn)一步完善，因此，研究學(xué)者今后還應(yīng)加強(qiáng)天然多糖的結(jié)構(gòu)研究及其與調(diào)節(jié)腸道菌群之間的關(guān)系，并揭示其調(diào)節(jié)腸道菌群而發(fā)揮多種生物活性的內(nèi)在機(jī)制。

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Abstract：This paper reviewed the research advancements on effects of natural polysaccharides on gut microbiota to provide scientific basis for the further study.

Keywords：polysaccharide;gut microbiota;biological activity

（責(zé)任編輯 李婷婷）