如何利用益生元和肠道菌群更好地改善2型糖尿病？

谷禾健康

肠道微生物群是居住在人类胃肠道中的复杂生态系统，由数万亿微生物（包括细菌、病毒、真菌和其他微生物）组成。通过代谢活动和与宿主相互作用，肠道微生物群在影响正常生理过程、代谢稳态和疾病易感性方面发挥重要作用，并影响健康的各个方面。

研究表明，肠道菌群失调或改变可通过影响葡萄糖代谢、胰岛素敏感性和炎症来促进2型糖尿病发展。此外，肠道菌群通过葡萄糖耐量受损和胰岛素抵抗增加等机制与2型糖尿病、肥胖、代谢综合征等疾病发作相关。

2型糖尿病患者通常表现出产丁酸盐的有益细菌（如罗氏菌属和普拉梭菌）减少，而有害细菌（如埃希菌属和扭链瘤胃球菌属）增加。

而平衡的肠道微生物群与葡萄糖代谢和胰岛素敏感性改善相关，有可能降低糖尿病相关并发症风险。最近的荟萃分析表明，微生物群衍生的干预措施可显著改善血清空腹胰岛素和糖化血红蛋白水平，这两者都是2型糖尿病患者疾病进展的关键标志物。调节肠道微生物群的策略包括使用益生菌、益生元和合生元。益生菌是摄入后对健康有益的活微生物，益生元是刺激有益肠道细菌生长的不可消化化合物，合生元是益生菌和益生元的组合，协同作用以增强肠道健康。

尽管关于益生菌在2型糖尿病中作用的研究正在迅速扩大，强调它们对血糖控制和代谢参数的积极影响，然而益生元作为细菌营养基质的重要作用经常被忽视。不同类型的益生元可直接影响血糖水平，并通过支持有益细菌生长间接影响糖尿病。菊粉、低聚果糖、低聚半乳糖、抗性淀粉、果胶低聚糖、多酚、β-葡聚糖和铁皮石斛等益生元已被证明可改善肠道微生物组成并支持2型糖尿病患者血糖控制。

本文将详细描述不同的益生元、它们建议的每日剂量、含有它们的食物、它们对2型糖尿病的直接影响，以及由此产生的肠道微生物群的变化。益生元还通过不同机制改善血糖指数，包括对短链脂肪酸的影响、抗炎作用、肠促胰岛素分泌优化、血脂水平改善和抗氧化特性。深入地了解如何利用益生元以及个性化饮食干预有望作为优化糖尿病管理和改善整体健康的治疗策略。

01
2型糖尿病的危害和成因

2型糖尿病（T2DM）是一种由胰岛素抵抗或分泌不足等导致血糖水平升高的慢性代谢性疾病，典型症状被称为”三多一少”：即多饮、多尿、多食和体重减轻。

2型糖尿病已成为21世纪最严重的全球性健康危机之一。据国际糖尿病联盟数据，全球糖尿病患者从2000年的1.51亿激增至2021年的5.37亿，预计2045年将达7.83亿，其中90-95%为2型糖尿病。并且在全球20-79岁成年患者中，中国占1.41亿人，超过总数的四分之一。

2型糖尿病的危害

这一”现代流行病”不仅以惊人的速度蔓延，更以其广泛而深远的健康危害威胁着人类生存质量：它是导致失明、肾衰竭、糖尿病截肢的主要原因，还会使心血管疾病风险增加2-4倍，每年夺走超过400万人的生命。

2型糖尿病的危害包括以下几方面：

▸ 急性并发症

①糖尿病酮症酸中毒 (DKA)

发生率：2型糖尿病患者中约5-25%；

病理机制：胰岛素严重不足，脂肪分解增加，酮体生成过多；

临床表现：恶心、呕吐、腹痛、意识障碍；

死亡率：未治疗情况下可达5-10%。

②高血糖高渗状态 (HHS)

血糖通常>33.3 mmol/L，血浆渗透压>320 mOsm/kg；

脱水严重，可达体重的20-25%；

死亡率：10-50%。

③严重低血糖

血糖<2.8 mmol/L且伴有症状；

可导致认知功能损害、昏迷、死亡；

老年患者风险更高。

▸ 慢性微血管并发症

①糖尿病肾病

病理改变：肾小球基底膜增厚、系膜扩张、结节性硬化；

分子机制：高血糖激活蛋白激酶C，促进细胞外基质合成；

糖基化终末产物 (AGEs) 激活炎症反应；

肾素-血管紧张素系统激活；

患病率：30-40%的糖尿病患者发生肾病，是导致终末期肾病的主要原因。

②糖尿病视网膜病变

病理机制：视网膜毛细血管基底膜增厚；

周细胞丢失，血管通透性增加；

视网膜缺血，血管内皮生长因子 (VEGF) 释放；

新生血管形成，纤维增殖；

患病率：病程20年后约60%患者发生；

致盲率：糖尿病是工作年龄人群致盲的主要原因。

③糖尿病神经病变

远端对称性多发神经病变：

病理：轴突变性、脱髓鞘、神经纤维丢失；

症状：疼痛、麻木、感觉异常；

患病率：50-90%。

自主神经病变：

心血管自主神经病变：心率变异性降低，体位性低血压；

胃肠道自主神经病变：胃轻瘫，腹泻或便秘；

泌尿生殖系统病变：膀胱功能障碍，勃起功能障碍。

▸ 慢性大血管并发症

①冠心病

发病机制：动脉粥样硬化加速形成；

内皮功能障碍，一氧化氮生成减少；

血小板聚集性增加，凝血功能异常；

炎症反应激活，C反应蛋白升高；

发病风险：比非糖尿病患者高2-4倍；

预后：糖尿病患者心肌梗死后死亡率更高。

②脑血管病

缺血性脑卒中风险：增加2-3倍；

病理机制：大动脉粥样硬化、小血管病变、心源性栓塞；

认知障碍：血管性痴呆风险显著增加。

③外周动脉疾病

下肢动脉疾病：患病率15-20%。

糖尿病足：

发病机制：神经病变+血管病变+感染；

溃疡年发生率：2-10%；

截肢率：比非糖尿病患者高10-20倍。

▸ 代谢和内分泌影响

①脂代谢紊乱

糖尿病性血脂异常：甘油三酯升高（>1.7 mmol/L）；

高密度脂蛋白胆固醇降低（<1.0 mmol/L男性，<1.3 mmol/L女性）；

小而密的低密度脂蛋白增加。

非酒精性脂肪肝：患病率60-70%。

②电解质和酸碱平衡紊乱

高钾血症：肾功能不全时常见；

低钠血症：高血糖导致的稀释性低钠；

代谢性酸中毒：晚期肾病或酮症时。

▸ 免疫功能损害

①感染易感性增加

机制：中性粒细胞趋化性和吞噬功能下降；

细胞免疫功能减退；

组织愈合能力降低。

常见感染：

泌尿系统感染

皮肤软组织感染

肺部感染

真菌感染（如念珠菌病）

②疫苗应答减弱

流感疫苗、肺炎疫苗效果降低；

需要加强免疫策略。

▸ 心理和认知影响

①认知功能损害

2型糖尿病引起的脑血管病变、慢性炎症、胰岛素信号异常、高血糖毒性可能损害认知功能；

表现：执行功能、记忆力、注意力下降；

痴呆风险：增加1.5-2倍。

②心理健康问题

抑郁症：患病率25-30%，是一般人群的2倍；

焦虑障碍：患病率15-20%；

糖尿病痛苦：疾病管理负担导致的心理压力。

2型糖尿病是如何形成的？

葡萄糖通过食物和饮料进入人体，此时胰腺会分泌胰岛素激素帮助血液中的葡萄糖进入肌肉、脂肪和肝脏以提供能量。

▸ 胰岛素有助于控制正常血糖水平

胰岛素通过血液循环进入不同组织。组织大多数细胞表面有一种结构，叫胰岛素受体。当胰岛素流过时，会附着在胰岛素受体上，就像“钥匙打开锁”一样，糖可以进入细胞内，细胞获得能量维持正常运作，血液中糖分就会回落到正常水平。

在2型糖尿病患者身上，细胞对胰岛素没有反应，这种情况就叫胰岛素抵抗。胰岛素没有了“钥匙”的作用，不能有效开启细胞上的“锁”，或者“锁”的数量也减少了，由此，糖分就不能进入细胞有效利用，被挡在了细胞外面，只好在血液中积累，血糖就升高了。

初期，胰腺会代偿性地分泌更多胰岛素来克服胰岛素抵抗。随着时间推移，胰腺功能逐渐衰竭，无法产生足够的胰岛素，2型糖尿病由此发生。

▸ 胰岛素抵抗的发生机制

细胞水平机制

胰岛素受体缺陷：受体数量减少或亲和力下降；

胰岛素受体底物-1 (IRS-1) 功能障碍：磷酸化异常，信号传导受阻；

PI3K-Akt通路受损：葡萄糖转运蛋白4 (GLUT4) 转位障碍；

线粒体功能异常：氧化磷酸化效率降低，ATP生成受限。

分子机制

蛋白激酶C (PKC) 激活：由二酰甘油 (DAG) 激活，抑制胰岛素信号；

c-Jun氨基末端激酶 (JNK) 激活：促进IRS-1丝氨酸磷酸化；

核因子κB (NF-κB) 激活：促进炎症因子释放；

过氧化物酶体增殖物激活受体γ (PPARγ) 功能减退。

▸ β细胞功能衰竭

早期阶段

β细胞代偿性增生：胰岛β细胞质量增加20-50%；

胰岛素分泌相位改变：第一相分泌减少，第二相延迟；

淀粉样蛋白沉积：胰岛淀粉样多肽 (IAPP) 在胰岛内沉积。

进展阶段

β细胞凋亡：氧化应激、内质网应激诱导细胞死亡；

β细胞去分化：失去成熟β细胞特征，分泌功能丧失；

胰岛纤维化：细胞外基质沉积，胰岛结构破坏。

▸ 遗传易感性

主要易感基因

TCF7L2：最强的2型糖尿病易感基因，影响胰岛素分泌；

PPARG：调节脂肪细胞分化和胰岛素敏感性；

KCNJ11和ABCC8：编码胰岛β细胞ATP敏感性钾通道；

IGF2BP2、CDKN2A/B、CDKAL1：影响β细胞功能。

遗传风险

一级亲属患病风险增加2-6倍；

同卵双胞胎一致性达90%；

不同种族遗传易感性存在差异。

▸ 环境和生活方式等因素

肥胖会增加患2型糖尿病的风险

内脏脂肪堆积：释放游离脂肪酸，诱发胰岛素抵抗；

脂肪因子异常：脂联素减少，瘦素抵抗，抵抗素增加；

慢性低度炎症：TNF-α、IL-6等促炎因子升高；

异位脂质沉积：肝脏、肌肉、胰腺脂肪浸润。

其他环境因素

久坐行为：肌肉胰岛素敏感性下降；

睡眠障碍：皮质醇分泌异常，葡萄糖稳态破坏；

慢性应激：下丘脑-垂体-肾上腺轴激活；

肠道菌群失调：短链脂肪酸减少，肠道屏障功能受损。（肠道菌群与2型糖尿病的关系将在后续章节详细描述，通过益生元和改善肠道微生物群可能成为治疗2型糖尿病的一种新方法）

02
2型糖尿病患者肠道菌群的变化

研究表明，肠道菌群失调可通过影响葡萄糖代谢、胰岛素敏感性和炎症反应促进2型糖尿病（T2DM）的发生发展。

此外，肠道菌群还通过葡萄糖耐量受损和胰岛素抵抗等机制与肥胖、代谢综合征和2型糖尿病相关。最新荟萃分析显示，微生物群干预可显著改善空腹胰岛素和糖化血红蛋白水平，这两项均为2型糖尿病进展的关键指标。

2型糖尿病患者的肠道微生物群组成显示出明显的改变，提供了微生物分类群和相关代谢物之间的重要相关性，这些代谢物要么增加了对2型糖尿病发展的敏感性，要么防止了2型糖尿病的发展。

1

产丁酸盐细菌减少

具体而言，2型糖尿病(T2DM)患者表现出有益的产丁酸盐细菌减少，微生物多样性降低，包括普拉梭菌（Faecalibacterium prausnitzii）、罗氏菌属(Roseburia)和直肠真杆菌（Eubacterium rectale）。

丁酸盐是一种短链脂肪酸（SCFA），在调节食欲、体重和胰岛素抵抗方面起着关键作用。此外，在糖尿病患者中，另一种丁酸盐生产梭菌的减少已有记录。

• 与葡萄糖代谢相关的青春双歧杆菌等有益菌群减少

此外，2型糖尿病患者中另一种有益细菌Anaerostipes hadrus含量降低，这种减少与葡萄糖代谢受损和胰岛素抵抗增加有关。研究还显示，直肠真杆菌水平下降与加重胰岛素抵抗的菌群失调有关。

瘤胃球菌（Ruminococcus bromii）对葡萄糖代谢至关重要，但在糖尿病患者（尤其是慢性胰腺炎患者）中含量较低。2型糖尿病患者的青春双歧杆菌（Bifidobacterium adolescentis）和克里斯滕斯菌科（Christensenellaceae）水平均降低，后者与糖化血红蛋白水平呈负相关。糖尿病前期个体的梭菌显著减少，其降低与血糖水平、胰岛素抵抗和炎症反应改善相关。

2

对血糖有积极影响的菌群减少

放线菌门中的双歧杆菌与较低的2型糖尿病风险相关，厌氧菌门对空腹血糖有积极影响。其他研究表明，2型糖尿病患者的肠道拟杆菌（Bacteroides intestinalis）、拟杆菌（Bacteroides）和普通拟杆菌(Bacteroides vulgatus)水平降低。

早期研究显示，2型糖尿病患者的梭状芽胞杆菌和厚壁菌门水平显著下降，新诊断患者中球囊梭菌(Clostridium coccoides)和柔嫩梭菌属(Clostridium leptum)水平尤其降低。

青春双歧杆菌（Bifidobacterium adolescentis）和Bifidobacterium angulatum有助于改善血糖控制，Oscillospiraceae水平升高与胰岛素抵抗改善相关。巨单胞菌高水平与正常葡萄糖耐量相关。

• 双歧杆菌减少

双歧杆菌属具有显著的健康益处，包括改善肠道通透性，从而降低内毒素的循环水平并减少全身炎症。这与改善宿主的糖耐量和葡萄糖诱导的胰岛素分泌，并减少炎症有关。

• Akkermansia菌减少

Akkermansia muciniphila和Faecali prausnitzii这两种菌为2型糖尿病的发展提供了保护。

Akkermansia菌在维持粘蛋白层完整性和减少炎症方面发挥关键作用。粘蛋白作为高度糖基化的大分子蛋白质参与胃肠道保护，减少细菌移位，改善脂肪储存、脂肪组织代谢和葡萄糖稳态。

• Faecali prausnitzii 减少

2型糖尿病的Faecali prausnitzii丰度降低，而糖尿病治疗可导致了Faecali prausnitzii丰度的增加、全身炎症的二次减少和胰岛素抵抗的改善。

3

与糖尿病风险增加相关的有害菌丰度升高

临床前和临床试验的系统评价显示，双歧杆菌、拟杆菌、粪杆菌、阿克曼氏菌和罗氏菌属与2型糖尿病发展呈负相关，有助于改善代谢和肠道健康。相反，瘤胃球菌属、梭杆菌属和经黏液真杆菌属(Blautia)与糖尿病风险增加相关。

• 扭链瘤胃球菌与胰岛素抵抗和高血糖相关

并且2型糖尿病患者中潜在有害细菌显著增加，例如埃希氏菌和普雷沃氏菌。还观察到糖尿病患者变形菌门的显著增加。在T2DM 患者中经常观察到更高水平的 Collinsella，尤其是 Collinsella aerofaciens。此外，扭链瘤胃球菌(Ruminococcus torques)与胰岛素抵抗和高血糖有关，在减重手术和糖尿病缓解后水平下降。

2型糖尿病患者中高丰度的特定菌属还包括：Blautia、Coprococcus、Sporobacter、Abiotrophia、Peptostreptococcus、Parasutterella、Collinsella。

4

平衡的肠道菌群对改善2型糖尿病有益

• 双歧杆菌可能有助于改善2型糖尿病

多种双歧杆菌，包括青春双歧杆菌、两歧双歧杆菌、假链双歧杆菌、长双歧杆菌和齿双歧杆菌，与2型糖尿病呈负相关，尤其是在接受二甲双胍治疗的患者中。

产丁酸细菌如柔嫩梭菌属(Clostridium leptum)与糖化血红蛋白和空腹血糖呈负相关。2型糖尿病患者厚壁菌门水平普遍升高，但在糖尿病模型中与空腹血糖呈负相关。

• 阴沟肠杆菌与葡萄糖耐量受损相关

在2型糖尿病中观察到Desulfovibrio和Odoribacter水平升高。肥胖和糖尿病患者丹毒丝菌科(Erysipelotrichaceae)丰度较高，阴沟肠杆菌与葡萄糖耐量受损相关。

同时糖尿病患者免疫功能受损增加肺炎克雷伯菌感染风险。代谢综合征患者Odoribacter水平升高，产气荚膜梭菌可致糖尿病患者肝脓肿，体现其机会致病特性。

• 平衡的肠道菌群益于葡萄糖代谢和降低并发症

另一方面，平衡的肠道微生物群（共生状态）与2型糖尿病患者葡萄糖代谢改善和胰岛素敏感性增加相关。此外，共生状态有助于预防与2型糖尿病(T2DM)相关的并发症，因为健康的肠道微生物群可以降低糖尿病并发症的风险，如视网膜病变、肾病和其他相关疾病。

益生元选择性地刺激有益细菌的生长，增强微生物多样性。它们不会促进有害细菌，但可以影响某些细菌种类的生长，有时可能与在糖尿病等疾病中观察到的微生物变化重叠。

03
特定益生元对肠道微生物组成和2型糖尿病的影响

如上所述，某些细菌类型在糖尿病患者中可能更丰富。而服用益生元为2型糖尿病提供了双重好处，促进共生，同时改善血糖指数。

要被归类为益生元，食品成分必须满足特定标准：它必须抵抗胃酸，避免被消化酶水解，并能被胃肠道菌群发酵代谢，并增加促进健康的肠道细菌的丰度。

益生元本质上是不可消化的食物基质，绕过人体消化，最终到达肠道，为肠道微生物群提供能量来源。这种关系是共生的，因为益生元促进有益肠道微生物群的生长，如乳酸杆菌、阿克曼菌、双歧杆菌、粪杆菌和罗氏菌属，这有助于缓解与2型糖尿病相关的代谢过程。

碳水化合物被认为是最有效的益生元，可按分子大小或聚合程度分类。不可消化碳水化合物、特定蛋白质肽段及某些脂质也被确定为潜在益生元成分。菊粉、低聚果糖、低聚半乳糖、抗性淀粉、果胶低聚糖、β-葡聚糖、多酚和石斛属等益生元已被证实可通过优化肠道微生物组成对2型糖尿病患者血糖控制产生治疗作用。下面将讲述这些益生元的功能特性及其对肠道微生物组成和血糖指数的影响。

1

菊粉

菊粉是一种水溶性储存多糖，存在于36000多种植物中，属于果聚糖类不可消化碳水化合物。作为分类益生元，菊粉天然存在于多种食物中，建议每日摄入量为2-12克。

建议每天摄入菊粉量和最丰富的食物来源

Iatcu OC,et al.Nutrients.2024

菊粉表现出显著的益生元特性，长链菊粉型果聚糖对发酵活性和细菌群落组成的影响更强。菊粉的药理特性使其成为各种食品类别的多功能成分。它作为一种低热量甜味剂和不易消化的纤维，有助于提高食品的粘度、形成凝胶并改善食品的感官特性。菊粉能开发出具有理想质地和感官品质的低脂肉类和家禽产品，其脂肪替代和质地改性特性适用于各种食品。

注：菊粉广泛用于肉制品、乳制品、酱汁和糖果的脂肪替代品，还作为食品添加剂应用于面包、烘焙产品、乳制品、糖果和婴儿食品中，在食品工业中发挥重要作用。

• 菊粉对治疗2型糖尿病具有益处

多项研究表明菊粉对2型糖尿病的潜在益处。一项涉及49名BMI为25-35 kg/m²的2型糖尿病女性研究显示，每日服用10g菊粉2个月可降低空腹血糖和糖化血红蛋白水平，同时增加总抗氧化能力。

另一项52名2型糖尿病女性患者研究表明，补充10g富含低聚果糖的菊粉8周同样可降低空腹血糖和糖化血红蛋白水平。

• 菊粉改善了糖尿病患者的胰岛素敏感性

双盲交叉研究发现，糖尿病前期患者每日服用30g菊粉2周可改善胰岛素敏感性。每日补充15g菊粉6个月可降低糖尿病前期患者空腹胰岛素水平并改善胰岛素抵抗。

然而，一项随机双盲试验报告每日摄入10g菊粉12周对2型糖尿病患者胆固醇、血糖或糖化血红蛋白无显著影响。尽管如此，大量证据支持菊粉作为2型糖尿病治疗选择的潜力。

• 菊粉增加抗炎细菌丰度，改善厚壁菌门/拟杆菌门比率

关于肠道微生物群影响，糖尿病前期患者每日服用15g菊粉6个月可增加放线菌、双歧杆菌、乳酸菌等相对丰度，同时降低另枝菌属(Alistipes)丰度。

健康成人每日服用5-7.5g龙舌兰菊粉21天后，放线菌门和双歧杆菌丰度增加，脱硫弧菌丰度降低。双歧杆菌作用与较高粪便短链脂肪酸浓度相关，可能对2型糖尿病产生有益影响。

小鼠模型显示菊粉补充剂通过调节肠道神经胶质细胞产生显著抗炎作用，改善厚壁菌门/拟杆菌门比率。丁酸盐水平升高可抑制NF-κB通路，降低促炎因子表达。人体研究证实菊粉的抗炎益处，60例糖尿病患者补充菊粉后TLR4、NF-κB和IL-1表达降低。

• 菊粉可改善胰岛素抵抗

菊粉还被证明可以改善胰岛素抵抗的标志物，包括特定基因和胰岛素受体底物的表达。在一项针对67例2型糖尿病患者的纵向研究中，每日补充10g菊粉2个月可降低INS基因甲基化。有趣的是，据报道，胰岛细胞的胰岛素启动子中含有 INS 基因甲基化，这进一步揭示了菊粉干预人类后表观遗传修饰的作用。

此外，在小鼠模型中，菊苣菊粉补充8周后，IRS-1和MAPK信号通路受到影响。该研究表明，IRS活性上调并抑制丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）通路，该通路对T2DM发病机制和糖尿病肾病等并发症有重大影响。

最后，在一项针对60名2型糖尿病患者的研究中，补充菊粉与丁酸盐联合使用，改善了血糖标志物、血脂谱和GLP-1分泌。

总体而言，有大量证据支持菊粉在改善血糖指数、减轻2型糖尿病发病机制相关分子过程和增强肠道微生物组成方面具有作用。

2

抗性淀粉

抗性淀粉在碳水化合物中具有独特特性，能抵抗小肠内源性淀粉酶消化，到达大肠作为肠道细菌营养。这一特性使抗性淀粉被归类为膳食纤维，具有多种潜在健康益处。抗性淀粉分为五种类型，天然存在于全谷物、豆类、煮熟冷却的马铃薯、大米和未成熟香蕉等食物中。

抗性淀粉包括物理难接近淀粉（RS1）、酶抗性淀粉（RS2）、逆降解淀粉（RS3）和化学改性淀粉（RS4），对人体葡萄糖反应影响不同。

抗性淀粉可通过发酵、挤压和化学处理等加工技术生产和改性，增强其结构、发酵特性和抗消化性。建议每日摄入量为10-15克。由于热量低，抗性淀粉适合添加到纤维和膨化谷物、零食、意大利面和烘焙食品中，不会显著增加卡路里。此外，它还能改善食品质地、稠度和稳定性。

建议每天摄入抗性淀粉量和最丰富的食物来源

Iatcu OC,et al.Nutrients.2024

• 补充抗性淀粉有助于血糖水平下降

2023年荟萃分析显示，2型糖尿病或糖尿病前期患者补充1型和2型抗性淀粉后餐后血糖降低，RS2的餐后胰岛素反应减少。另一荟萃分析发现，健康个体和糖尿病患者补充抗性淀粉后空腹胰岛素、HOMA-B、糖化血红蛋白降低，HOMA-S增加，糖尿病患者空腹血糖水平下降。

2020年的荟萃分析也表明，补充抗性淀粉可降低空腹血糖，摄入量超过28g/d或干预超过8周时改善更显著。

• 抗性淀粉具有抗炎抗氧化特性从而改善血糖

抗性淀粉改善血糖控制的机制涉及其抗氧化和抗炎特性。一项meta分析纳入了16项试验和706例2型糖尿病患者，结果显示，总抗氧化能力增加，炎症标志物（如CRP、IL-6和TNF浓度）降低。

这些发现一致强调了抗性淀粉在控制T2DM患者血糖水平和减少炎症方面的好处。除了这些荟萃分析外，个别临床试验还提供了强有力的证据，支持将抗性淀粉纳入2型糖尿病患者的饮食中，从而更详细地了解与食用相关的代谢改善。

例如，在60例T2DM女性患者中，补充10g/天的RS2持续8周，导致HgbA1c降低，甘油三酯降低，促炎性TNF-α减少，同时血清HDL水平升高。在另一项针对T2DM患者的研究中，补充RS2显示出对餐后GLP-1的有益影响，从而改善餐后胰岛素反应。

• 抗性淀粉饮食增加了罗氏菌属、阿克曼菌等

关于肠道菌群影响，富含抗性淀粉的饮食增加厚壁菌门与拟杆菌门比例，胰岛素敏感性低的个体中普拉梭菌、普雷沃氏菌科、瘤胃球菌、直肠真杆菌、罗氏菌属和嗜粘蛋白阿克曼菌增加。

不同类型抗性淀粉会引起不同反应：RS4可能促进拟杆菌门，RS2有利于厚壁菌门。研究显示，食用含RS4饼干的参与者放线菌门和拟杆菌门增加，厚壁菌门减少；食用含RS2饼干的个体瘤胃球菌和直肠真杆菌增加。但两种类型的抗性淀粉都与梭菌状芽胞杆菌比例的增加有关。

3

低聚果糖

低聚果糖（FOS）广泛用于生产功能性和低热量食品，作为甜味剂和生物防腐剂，以益生元作用著称。建议每日摄入量为12.5-20g，天然存在于洋葱、菊苣、大蒜、香蕉和朝鲜蓟等植物中。

建议每天摄入低聚果糖量和最丰富的食物来源

Iatcu OC,et al.Nutrients.2024

• 补充低聚果糖增加了双歧杆菌丰度，但会因年龄而异

与其他益生元结合使用时，低聚果糖显示出更好的代谢控制。与多酚类配对时，联合益生元效应可改善胰腺β细胞功能，降低肝脏胰岛素抵抗和低密度脂蛋白胆固醇水平，肠道菌群也发生显著变化，双歧杆菌属增加4倍，真杆菌属增加2倍。

2022年荟萃分析显示，低聚果糖给药后双歧杆菌浓度增加（每日7.5-15g，持续4周以上），乳杆菌属或肠杆菌科无显著变化。低聚果糖对肠道菌群的影响因年龄而异，成人和老年人Odoribacter显著减少，所有年龄组嗜胆菌属和毛螺菌属减少，年轻人和成人颤螺菌属（Oscillospira）减少。

• 低聚果糖对GLP-1分泌的影响还未确定

分子水平上，低聚果糖在小鼠模型中对肠促胰岛素激素（如GLP-1）分泌有积极影响。在2型糖尿病模型中，低聚果糖减轻肠道L细胞凋亡，增强GLP-1分泌。含低聚果糖饼干可在体外增加GLP-1浓度并降低血糖。

然而，人类急性摄入低聚果糖未产生类似结果，肠道激素水平或饱腹感无显著变化。富含低聚果糖的糖浆也不会显著改变餐后生长素释放肽或GLP-1水平。

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低聚半乳糖

低聚半乳糖是天然功能性低聚糖，也是牛奶中的关键活性成分和广泛使用的益生元。它存在于α-低聚半乳糖和β-低聚半乳糖两种亚型，通过特定半乳糖键区分。

低聚半乳糖因双重功能在食品生产中受到关注：既能改善加工食品的感官品质（如味道、质地和稳定性），又能通过选择性刺激双歧杆菌和乳酸杆菌生长促进肠道健康。建议每日摄入量为2-20克。

建议每天摄入低聚半乳糖量和最丰富的食物来源

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• 低聚半乳糖可能影响空腹胰岛素和血糖水平

关于低聚半乳糖对空腹胰岛素和血糖水平的影响，研究结果不一致，类似于低聚果糖。一项超重个体研究显示，每日补充5.5g低聚半乳糖84天后空腹胰岛素显著降低，同时总胆固醇、甘油三酯和炎症标志物（如CRP）也降低。

相反，另一项针对2型糖尿病患者的相同剂量和持续时间研究未观察到空腹血糖、糖化血红蛋白或空腹胰岛素水平的显著变化。荷兰一项针对超重或肥胖个体每日摄入15g低聚半乳糖84天的研究也未报告空腹血糖、胰岛素、肠道激素或炎症标志物的显著变化。

• 补充低聚半乳糖后双歧杆菌等有益菌丰度增加

虽然空腹胰岛素和血糖结果不一致，但低聚半乳糖对肠道微生物群的影响显示出更一致的结果。小鼠研究表明补充低聚半乳糖后双歧杆菌水平增加。人类研究同样显示低聚半乳糖增加双歧杆菌科，12周研究发现粪便双歧杆菌增加5倍。最近一项涉及53名糖尿病前期个体的研究显示，补充低聚半乳糖和短双歧杆菌12周后，糖化血红蛋白和空腹血糖显著降低。

除了增加双歧杆菌外，低聚半乳糖补充剂还与肠道微生物组成的其他有益变化有关。例如，在一项针对溃疡性结肠炎患者的研究中，每天服用2.8g低聚半乳糖，双歧杆菌属和克里斯滕森氏菌的丰度增加。还报道了几种有益细菌种类的增加，包括长双歧杆菌、青春双歧杆菌、乳酸菌科和瘤胃球菌属，以及补充低聚半乳糖后梭状芽胞杆菌、丹毒丝菌科、Odoribacteraceae和颤螺菌科(Oscillospiraceae)的减少。

总体而言，虽然低聚半乳糖在改善2型糖尿病血糖指数方面的功效仍无定论，但其对肠道微生物群的积极影响已得到充分证明。数据表明，与益生菌或其他有益剂结合使用时，低聚半乳糖可能增强疗效，尽管单独补充可能不会显著改变血糖结果。

5

果胶低聚糖

果胶是高等植物细胞壁中的必需多糖，对维持植物组织刚性和结构至关重要。水果和蔬菜中果胶含量为0.1%-2.5%，建议每日摄入30克可减少餐后血糖反应、维持正常胆固醇水平和增加饱腹感，从而减少热量摄入。

注：果胶含量因来源而异：橄榄渣34.4%，柑橘废料30%，洋葱皮27-34%，苹果浆20.9%，甜菜浆16.2%。果胶也是果胶低聚糖（POS）的来源，建议每日摄入10-20克，提供益生元益处并支持肠道健康。

• 果胶通过提高胰岛素敏感性等机制抗糖尿病

多项研究证实果胶的抗糖尿病特性。红辣椒果实提取的果胶可显著提高胰岛素敏感性并降低血糖水平。在含106g碳水化合物的膳食中添加16g瓜尔豆和10g果胶可显著降低胰岛素依赖型和非胰岛素依赖型糖尿病患者的餐后血糖和胰岛素水平。

健康成年人在含碳水化合物膳食中摄入10g果胶也可降低餐后血糖。一项涉及43名2型糖尿病志愿者的研究显示，补充果胶后空腹血糖和糖化血红蛋白水平显著降低，HOMA-IR指数降低表明胰岛素抵抗改善。

果胶还可以在胃肠道形成凝胶，减缓胃排空并减少葡萄糖吸收，调节血糖水平并增加饱腹感；对脂质代谢有积极影响，降低胆固醇水平；具有抗炎作用，可能通过减少炎症标志物改善整体代谢健康。

• 果胶促进有益菌生长并产生短链脂肪酸

果胶调节肠道菌群的能力是另一个关键因素，因为它促进有益细菌的生长，从而改善代谢健康和胰岛素敏感性。果胶经过缓慢发酵，并通过产生短链脂肪酸（SCFA）表现出益生元作用。

果胶低聚糖（POS）已显示出促进双歧杆菌的潜力，并提供各种健康益处，包括抗肥胖、抗癌和抗氧化特性。POS代表了一类新的益生元，它通过肠道微生物群的发酵产生SCFA。一项研究表明，甜菜中的POS具有最高的双歧杆菌生成促进作用和最高的SCFA浓度，而柑橘皮中的 POS 增加了乳酸菌种群。

2型糖尿病中响应益生元的肠道微生物组成变化

Iatcu OC,et al.Nutrients.2024

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多酚类

酚类化合物是源自植物的具有生物活性的次生代谢产物，在蔬菜、水果、全谷物和其他植物来源中含量丰富。这些化合物因其抗炎、抗氧化和代谢调节特性而受到关注。每日定期摄入约1-2克多酚与预防慢性疾病相关，每日摄入超过650毫克可显著降低死亡风险。

• 酚类化合物具有控制糖尿病的潜力

膳食酚类化合物（如类黄酮、香豆素、醌、二苯乙烯和姜黄素类化合物）控制糖尿病的潜力受到关注。酚类已被证明能增强胰岛素分泌，调节血糖水平，并可能通过影响复杂分子过程帮助预防糖尿病相关并发症。

杨梅提取物通过增强肝细胞葡萄糖摄取和提高谷胱甘肽水平显示降糖活性。苹果多酚可刺激葡萄糖吸收，改善线粒体功能，减少氧化应激。牛至、黑莓提取物、白桑葚和发芽藜麦酸奶也显示出降血糖、抗氧化和抗炎作用。

• 2型糖尿病患者服用多酚后餐后血糖降低

临床试验进一步证实多酚的抗糖尿病潜力。一项涉及25名糖尿病风险男性的研究发现，早餐时食用250毫升芙蓉提取物可降低血糖、胰岛素、甘油三酯和C反应蛋白。

2型糖尿病患者每日两次补充160毫克纯化花青素24周后，低密度脂蛋白胆固醇、甘油三酯、空腹血糖和胰岛素抵抗降低，高密度脂蛋白胆固醇和抗氧化能力增加。对口服降糖药无反应的2型糖尿病患者每8小时补充350毫克越橘提取物2个月后，空腹血糖、餐后血糖和糖化血红蛋白显著降低，对肝肾功能无不良影响。

• 多酚可增加乳酸杆菌和双歧杆菌

生物活性酚类化合物，包括类黄酮和非类黄酮，在胃和小肠中部分吸收，其余部分到达大肠。在那里，它们要么被肠道微生物群利用以发挥益生元作用，要么转化为活性代谢物。大约90-95%的食用酚不会立即被吸收，而是到达大肠，在那里它们对人类健康起着保护作用。

各种研究表明，多酚可增加有益肠道细菌（如乳酸杆菌和双歧杆菌）的丰度，同时调节其他微生物群，包括拟杆菌、梭状芽胞杆菌和普拉梭菌。肠道微生物群的这些变化可能有助于酚类化合物的抗糖尿病、抗氧化和抗炎作用，进一步支持它们在代谢健康中的作用。

7

β-葡聚糖

β-葡聚糖是主要存在于燕麦和大麦中的可溶性膳食纤维，因其在糖尿病控制方面的健康益处而受到认可。这些化合物天然存在于植物细胞壁、谷物种子以及某些真菌、酵母、藻类和细菌中，高度集中在燕麦和大麦胚乳细胞壁中，占其含量的75%，在麸皮中占10.4%。

注：燕麦和大麦在谷物中β-葡聚糖浓度最高，燕麦每100克干重含3-8克（溶解度82%），大麦含2-20克（溶解度65%）。

• β-葡聚糖改善血糖控制，增加胰岛素敏感性

研究表明，β-葡聚糖可显著改善血糖控制，增加胰岛素敏感性，降低胆固醇水平。其主要作用机制是增加肠道粘度，减慢碳水化合物吸收，调节餐后血糖水平，防止血糖急剧飙升。

β-葡聚糖能在低浓度（1%）下形成高粘度溶液，在各种pH值下都具有稳定性，优于其他可溶性纤维。每日摄入约3克β-葡聚糖可显著改善2型糖尿病患者血糖控制，降低胰岛素抵抗，并与较低的糖化血红蛋白水平相关。

除改善血糖控制外，β-葡聚糖还对脂质代谢产生积极影响，有助于降低糖尿病患者心血管风险。它们通过与胆汁酸结合、促进胆汁排泄和减少肠道胆固醇吸收来降低总胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇水平。这种降脂作用与其增加肠道粘度的能力相关，结合葡萄糖、胆汁酸和胆固醇，增强粪便排泄。β-葡聚糖通过肠道菌群发酵刺激短链脂肪酸产生，调节GLP-1和PYY等激素，增加胰岛素分泌并增强饱腹感。

• β-葡聚糖可增加肠道中阿克曼菌等产丁酸菌

β-葡聚糖发酵促进肠道菌群健康变化。糖尿病动物模型研究显示，酵母β-葡聚糖和面包酵母β-葡聚糖给药后阿克曼氏菌增加。燕麦β-葡聚糖增加梭菌和丁酸球菌，减少拟杆菌属、乳酸菌属、颤螺菌属和瘤胃球菌属。肥胖动物研究报道，大麦β-葡聚糖给药后双歧杆菌、拟杆菌属、乳酸菌属和Atopobium增加。

谷物β-葡聚糖对调节肠道微生物群的影响已得到广泛研究。有代谢综合征风险的患者食用富含β-葡聚糖的大麦粉面包后，双歧杆菌属和阿克曼菌属数量增加。动物研究表明，低分子量β-葡聚糖增加双歧杆菌和拟杆菌数量，促进短链脂肪酸（特别是乙酸盐和丁酸盐）产生。食用全麦大麦意大利面后，人罗氏菌属和瘤胃球菌属增加，梭菌门和厚壁菌门减少。

8

铁皮石斛

近年来，石斛属因其显著的益生元特性而受到关注，特别是在2型糖尿病动物模型中。它具有减少慢性炎症、防止胰腺β细胞功能障碍、刺激GLP-1分泌以及通过增强微生物多样性上调短链脂肪酸浓度等显著益处。这些作用改善多种代谢参数，包括葡萄糖耐量、胰岛素抵抗和血脂水平。

• 上调短链脂肪酸产生并改善胰岛素分泌

在糖尿病前期小鼠模型中，铁皮石斛通过调节炎症、修复胰岛损伤、增加肠促胰岛素释放和改善胰岛素分泌发挥作用，特别是通过减少脂多糖介导的TLR4激活。

补充铁皮石斛增加了Roseburia、Alloprevotella、拟杆菌、双歧杆菌和乳酸杆菌的相对丰度，同时上调短链脂肪酸产生和肠道GPR43表达。另一项研究发现类似的抗炎作用，铁皮石斛通过增加Allobaculum、双歧杆菌和乳酸杆菌丰度来增强代谢参数，通过下调LPS/TLR-4通路减少炎症，并加强肠道屏障。

• 铁皮石斛调节信号通路促进血糖控制

铁皮石斛多糖通过减少肝脏糖异生酶和调节AMP-PKA和Akt等信号通路促进血糖控制。在评估2型糖尿病小鼠模型脂质代谢的研究中，石斛补充剂通过激活PPAR信号通路改善肝功能，导致血脂水平降低和胰岛素敏感性提高。类似研究报道，石斛治疗4周后PPARγ激活导致炎症减轻。

尽管尚未在2型糖尿病患者中进行随机临床试验，但动物模型的有希望证据表明，石斛属的益生元作用可能需要进一步研究作为血糖控制的辅助治疗。

04
益生元与肠道菌群共同改善血糖参数

益生元和肠道菌群可以通过多种机制改善血糖参数，包括将食品发酵成生物活性短链脂肪酸 （SCFA）、减少炎症、增加降血糖激素水平、增强脂质代谢和提高抗氧化酶活性。

这些分子因素和途径的相互作用有助于2型糖尿病患者通过食用益生元改善健康状况。这些机制将在以下小节中具体讲述。

益生元对2型糖尿病患者血糖指数的影响

Iatcu OC,et al.Nutrients.2024

1

通过产生短链脂肪酸改善血糖指数

益生元主要由可溶性纤维组成，由肠道微生物群通过一系列反应发酵，产生短链脂肪酸（SCFA），即乙酸盐、丙酸盐和丁酸盐。

• 短链脂肪酸增强葡萄糖摄取，提高胰岛素敏感性

短链脂肪酸（特别是丁酸盐）作为结肠细胞关键能量来源，具有多种益处。研究表明，定期摄入纤维与人类短链脂肪酸浓度增加约4倍相关。各种益生元在微生物群组成和短链脂肪酸产生方面表现出相似反应。短链脂肪酸通过激活G蛋白偶联受体（GPR41/GPR43）和启动细胞能量稳态信号通路增强外周组织葡萄糖摄取，对提高胰岛素敏感性至关重要。

例如，小鼠模型中益生元纤维缺乏与GPR41和GPR43信号传导减少相关，导致心脏代谢健康状况下降。益生元补充剂通过增加产生短链脂肪酸的肠道微生物群，增强肝脏AMP活化蛋白激酶信号传导，从而降低胰岛素抵抗。AMPK激活通过促进葡萄糖和脂肪酸氧化、增强摄取、抑制脂肪合成和减少糖异生等能量消耗过程来提高胰岛素敏感性。丙酸盐通过GPR43/AMPK通路抑制肝脏糖异生，GPR43激活导致肝细胞钙依赖性AMPK激活，减少糖异生。

• 增加短链脂肪酸产生菌丰度并释放肠促胰素

此外，益生元通过增加短链脂肪酸产生和促进产生短链脂肪酸的细菌来增强抗炎作用、抗氧化特性、脂质代谢和肠促胰岛素激素释放。膳食纤维摄入通过增加短链脂肪酸产生改善2型糖尿病相关的各种参数，包括炎症、血脂水平和早期饱腹感。

2

抗炎作用改善血糖控制

2型糖尿病的特征是低度炎症，由脂肪组织释放促炎细胞因子、巨噬细胞浸润和有害肠道微生物及其代谢物驱动。这种炎症在临床上通常与C反应蛋白水平升高相关。

益生元干预措施的荟萃分析表明，2型糖尿病患者使用益生元后C反应蛋白水平显著降低，循环肿瘤坏死因子-α减少，抗氧化酶活性改善。另一项纳入27项研究的荟萃分析显示，抗性淀粉、抗性糊精和低聚果糖等益生元具有显著的降糖和抗炎益处。其中19项研究报告血糖指标改善，包括糖化血红蛋白、HOMA-IR评分和血糖，许多研究还显示抗炎作用增强。

• 益生元与肠道菌群通过抗炎作用改善2型糖尿病

脂多糖是革兰氏阴性菌外膜组成部分，通过与Toll样受体4结合，触发全身性促炎细胞因子释放，起到有效的炎症刺激作用。这些细胞因子（特别在脂肪组织和肝脏中）通过干扰胰岛素信号通路导致胰岛素抵抗。

白细胞介素-6和肿瘤坏死因子-α等细胞因子激活磷酸化胰岛素受体底物1的激酶，损害胰岛素信号传导。白细胞介素-6诱导细胞因子信号传导抑制因子3表达，降解胰岛素受体底物1，进一步恶化胰岛素抵抗。此外，白细胞介素激活核因子κβ，刺激细胞因子释放并产生反馈回路，加剧血糖失调。

肠道菌群和益生元通过发挥抗炎作用抵消这些炎症过程。多糖补充已被证明可减少2型糖尿病中脂多糖泄漏和代谢炎症。从机制上讲，益生元上调紧密连接蛋白，改善肠道屏障完整性，减轻脂多糖和核因子κβ介导的炎症损伤和氧化应激。

同时，有益的产生短链脂肪酸的双歧杆菌和乳酸杆菌种群增加两倍，有害的幽门螺杆菌种类受到抑制。研究表明，在脂多糖刺激的炎症细胞中进行短链脂肪酸治疗可降低血糖正常和控制不佳的2型糖尿病个体的肿瘤坏死因子-α和干扰素-γ。

注：异麦芽糖糊精是另一种潜在益生元，可抑制肿瘤坏死因子-α和白细胞介素-6，通过抑制脂肪组织中巨噬细胞浸润和恢复胰岛素受体底物1表达来调节免疫反应。它还提高拟杆菌-普雷沃氏菌浓度，改善微生物多样性，提高胰岛素敏感性。

总体而言，炎症是导致血糖控制不佳的重要因素，益生元和肠道菌群在减轻与2型糖尿病发作相关的炎症信号通路方面起着至关重要的作用。

3

影响激素水平从而调节血糖

肠促胰岛素激素（如胰高血糖素样肽1和胃抑制多肽）是众所周知的餐后胰岛素分泌增强剂，是目前流行的改善代谢健康的药物。

益生元摄入可通过改变肠道菌群组成及其代谢物自然刺激胰高血糖素样肽1、肽YY和胃抑制多肽的释放。例如，服用益生元2周与标准化膳食后血浆胰高血糖素样肽1和肽YY浓度升高及餐后血糖水平降低显著相关。

• 胰高血糖素样肽1和肽YY分泌增加

通过益生元增强胰高血糖素样肽1释放可部分归因于短链脂肪酸浓度增加。短链脂肪酸与分泌胰高血糖素样肽1的L细胞上的GPR41和GPR43受体结合，通过Gq信号传导促进胞质钙释放，刺激胰高血糖素样肽1分泌。低聚果糖和菊粉等益生元通过上调GPR43受体表达和增加结肠中分泌胰高血糖素样肽1的L细胞数量来促进这些作用。

例如康普茶作为富含多酚和益生元的茶，通过增加产生短链脂肪酸的细菌（如丁酸球菌、乳酸菌和毛螺菌科）水平来促进胰高血糖素样肽1和肽YY释放，对胰岛β细胞功能显示出有益作用。干预4周后，还观察到血糖控制的其他标志物改善，包括脂多糖水平降低、肠道屏障完整性改善，以及有害细菌属（如脱硫弧菌、大肠杆菌和志贺氏菌）减少。

总体而言，有强有力的证据支持益生元介导的肠促胰岛素激素释放增加，有助于改善血糖控制。

4

改善血脂水平进而增强血糖控制

益生元补充剂的另一个重要结果是改善血脂水平，从而直接或间接增强血糖控制。与其他有益机制类似，益生元通过促进产生短链脂肪酸的有益肠道微生物群生长来实现更好的脂质调节。

• 抑制肝脏胆固醇合成、减少异位脂肪沉积

丙酸盐通过下调参与胆固醇产生的关键酶（如乙酰辅酶A羧化酶和脂肪酸合酶）来抑制肝脏胆固醇合成，减少甘油三酯形成，降低极低密度脂蛋白分泌。

丁酸盐促进脂肪酸氧化，减少肝脏、肌肉和脂肪组织中的脂质积累。血糖控制改善主要由于异位脂肪沉积减少，因为无法抑制脂肪分解是导致2型糖尿病患者胰岛素抵抗的重要因素。

这些代谢益处通常同时发生，补充β-葡聚糖的益生元已被证明可减少胰岛素抵抗（AMPK信号传导）和脂肪酸储存（过氧化物酶体增殖物激活受体γ）的标志物。临床上，研究表明抵抗性糊精补充剂8周导致空腹血糖、糖化血红蛋白和低密度脂蛋白胆固醇水平降低，同时高密度脂蛋白浓度增加。

因此，益生元在控制脂质参数中的作用至关重要，因为脂质代谢与2型糖尿病的发生和发展有着密切关系。

5

益生元、抗氧化剂和血糖指数

氧化应激部分由有害微生物物种过度生长驱动，通过破坏胰岛素信号通路和促进胰腺β细胞功能障碍，在2型糖尿病发病机制和进展中起重要作用。

活性氧介导的通路触发胰岛细胞凋亡信号，导致细胞损伤和功能能力下降。在氧化应激状态下，胰岛素受体底物1磷酸化进一步损害胰岛素敏感性。

此外，促氧化剂损害内皮细胞，减少一氧化氮产生，而一氧化氮通过血管舒张作用将葡萄糖输送到细胞中是必不可少的。埃希菌属、梭状芽胞杆菌属和肠球菌属等细菌属，以及变形菌门和厚壁菌门与拟杆菌门比例增加，与2型糖尿病患者氧化应激增加相关。

• 减轻氧化应激、保护胰腺β细胞并改善葡萄糖稳态

益生元（特别是多酚）通过增加具有固有抗氧化能力的有益细菌相对丰度来减轻氧化应激，这些有益细菌可有效清除活性氧。多酚被肠道微生物群代谢产生酚酸，这是一种有效的抗氧化剂，已知可增强胰岛素信号传导、保护胰腺β细胞并改善葡萄糖稳态。

从机制上讲，酚酸通过下调NADPH氧化酶和上调核因子红细胞2相关因子2，后者是抗氧化酶的有效刺激剂。该研究还表明下游胰岛素信号传导增强，显著增加Akt磷酸化，表明胰岛素敏感性提高。

例如姜黄素是一种多酚，通过上调谷胱甘肽过氧化物酶和超氧化物歧化酶等抗氧化酶来促进胰岛细胞存活和功能，同时减少细胞凋亡。多酚已被证明可降低2型糖尿病患者脂质过氧化，通过降低低密度脂蛋白和增加高密度脂蛋白水平来优化血脂谱。这些改善与抗氧化防御机制增加相关，包括总谷胱甘肽水平升高，有助于防止糖尿病并发症进展。

因此，益生元的抗氧化特性在控制2型糖尿病氧化应激和控制血糖指数方面起着关键的治疗作用。

05
总结

基于肠道微生物群的精准营养干预正成为功能食品和营养保健品行业的重要发展方向。随着个性化医疗的兴起，针对不同肠道菌群特征和代谢表型的定制化益生元产品将具有巨大的市场潜力。

肠道微生物群失调是2型糖尿病发生发展的重要机制，患者普遍存在产丁酸盐有益细菌（如双歧杆菌、罗氏菌属、普拉梭菌）减少，而有害细菌增加的现象。

研究表明，益生元在肠道菌群在2型糖尿病管理中的重要作用，本文深入分析菊粉、抗性淀粉、低聚果糖、低聚半乳糖、果胶低聚糖、多酚、β-葡聚糖和铁皮石斛等八种主要益生元，揭示了它们通过多重机制改善2型糖尿病的分子基础：促进短链脂肪酸产生、发挥抗炎作用、优化肠促胰岛素激素分泌、改善血脂代谢以及增强抗氧化特性。这些机制协同作用，显著改善血糖控制、胰岛素敏感性和代谢健康状况。

未来，应关注益生元与现有药物的协同作用，发展“药物+营养”的综合治疗模式。根据个体肠道微生物群特征和代谢特征定制益生元干预措施是一种策略。同时，这种“检测-分析-干预-监测”的精准营养循环，不仅能够实现血糖控制的显著改善，更能从根本上修复代谢紊乱的生物学基础。有望实现更好的血糖控制和整体健康改善。

主要参考文献

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《Cell》50年代谢研究总结——糖尿病的进展与机遇

谷禾健康

糖尿病是一种复杂的多系统代谢紊乱，其特征是高血糖，它还会导致并发症，降低生活质量并增加死亡率。糖尿病病理生理学包括β细胞、脂肪组织、骨骼肌和肝脏功能障碍。

1型糖尿病(T1D)是由免疫介导的β细胞破坏引起的。更常见的2型糖尿病(T2D)是一种异质性疾病，其特征是不同程度的β细胞功能障碍与胰岛素抵抗共同作用。

肥胖和2型糖尿病之间的密切关联涉及由中枢神经系统调节的通路，这些通路控制食物摄入和能量消耗，并整合来自外周器官和环境的输入。

患糖尿病或其并发症的风险代表了遗传易感性和环境因素之间的相互作用，包括营养食品的可用性和其他健康的社会决定因素。

糖尿病已经困扰人类数千年。从对这一疾病的“早期”描述到现代，目前人们对全球日益增多的糖尿病病人的流行病学、病理生理学、并发症和治疗选择的理解已经大大加深。

在过去的 50 年里，我们共同目睹了有关1型糖尿病和2型糖尿病病理生理学的知识爆炸式增长，而这种知识正在彻底改变糖尿病的治疗和预防方法。因此，任何关于糖尿病病理生理学和治疗进展的观点都不可能详尽无遗，或完全统一。

本文根据顶级期刊《Cell》近期发布的关于近50年有关糖尿病研究进展总结内容，与大家分享。

糖尿病：现状和调查

◮ 关于糖尿病的基础知识

糖尿病是由于胰岛素不足以刺激生理性葡萄糖处理，从而促进能量在脂肪组织、肌肉和肝脏中的储存而发展起来的。

糖尿病的表现范围从几乎完全的胰岛素缺乏症，如1型糖尿病(T1D)中出现的情况，到在胰岛素抵抗的情况下胰岛素相对缺乏的情况——2型糖尿病(T2D)的特征。

虽然糖尿病的诊断是基于测量血糖或糖化血红蛋白，但这种疾病应该被视为一个与多种合并症相关的多系统疾病。

◮ 糖尿病的大致分类

•1型糖尿病：由免疫介导的胰岛细胞破坏引起；

•2型糖尿病：与胰岛素抵抗和相对胰岛细胞功能不全相关；

•特定单基因疾病、药物毒性或胰腺功能不全引起的糖尿病综合征；

•妊娠期糖尿病

◮ 糖尿病的患病情况

2型糖尿病患者人数最多，1型糖尿病则不到所有病例的5%。2021年，全球糖尿病的患病率估计为6.1%，相当于5.29亿人，某些地区的患病率甚至高达12.3%。2型糖尿病占96%的病例，其中超过50%与肥胖有关。

糖尿病流行的趋势令人担忧，预计到2050年，将有13.1亿人患糖尿病。其他分析指出，2021年全球患病率已经超过10%。此外，2021年估计还有4.64亿人有糖耐量受损，2.98亿人有空腹血糖受损，总体上代表了糖尿病前期。

◮ 糖尿病大大增加了患其他病的风险

糖尿病大大增加了由心血管疾病和肾脏病造成的全因死亡率，且导致多种其他病症，包括失明、肢体丧失、慢性疼痛和残疾。

尽管升高的循环葡萄糖是任何原因引起的糖尿病的特征，但2型糖尿病是一种异质性疾病，不同人群亚群的结果存在差异。

鉴于肥胖与2型糖尿病之间的关联，有人认为，只要更加注重改善营养、增加身体活动和减少肥胖的政策，这种负担的大部分是可以预防的。然而，糖尿病的异质性表明，预防和治疗策略最好量身定制，以最大限度地发挥其在特定人群中的功效。

1型糖尿病的病理生理学

◮ 1型糖尿病概况

1型糖尿病(T1D)占所有糖尿病病例的5%–10%，由自身免疫介导的胰腺β细胞破坏导致。

胰岛素的发现使1型糖尿病从曾经的致命诊断变为可管理的慢性病。尽管取得了管理进步和新疗法的问世，只有约20%的患者能实现最佳血糖控制，且预期寿命较短。

◮ 遗传研究和疾病进展

全基因组关联研究（GWAS）鉴定了60多个与1型糖尿病相关的基因位点，显示出该病的高度遗传性。

对自然史的研究通过新生儿筛查和自身抗体筛查提供了对环境因素、疾病触发因素、胰岛自身免疫轨迹及代谢和免疫表型的见解。

重要观察之一是综合分析显示，有两种或更多胰岛自身抗体的人在15年内发展为临床1型糖尿病的风险超过80%。

◮ 疾病分期

1期T1D：存在两种或两种以上自身抗体

2期T1D：多种自身抗体阳性和血糖紊乱

3期T1D：明显的高血糖症

2型糖尿病病理生理学—现状和未来

▸ 遗传学

历史背景

在上世纪末，关于2型糖尿病的遗传学理解主要集中在少数几个基因座上，这些基因座与环境因素共同影响个体患病风险。

现代研究进展

随着全基因组关联研究(GWAS)的发展，现在已发现数百种与2型糖尿病相关的遗传变异。这些变异大多对患病风险的影响很小。

变异的作用机制

大多数与2型糖尿病相关的变异并不直接改变蛋白质功能，而是通过影响非编码基因组序列中的调控元件来改变基因表达的丰度。这些调控元件在特定的细胞类型和发育时间点发挥作用。

挑战与机遇

当前的挑战是将这些调控信号与具体的效应基因（转录本）关联起来，以了解其对糖尿病风险的影响。识别这些基因有助于理解糖尿病的机制，并可能发现新的治疗靶点。

单细胞多组学数据的应用

单细胞分辨率多组学数据集的出现为研究人员提供了工具，以更好地将遗传变异与其效应基因关联起来。这些数据结合高通量细胞表型分析，有助于评估变异相关的基因表达改变与疾病的关系。

临床应用的局限性

尽管这些研究提供了对糖尿病潜在病理生理学的生物学洞察，但目前尚无直接的精准诊断或治疗方法。

多样性研究的需求

大多数遗传学研究是在欧洲人群中进行的，因此需要在更广泛和多样化的人群中开展类似研究，以避免因缺乏多样性导致的健康差异，尤其是在糖尿病护理方面。

未来研究方向

研究人员对将心脏代谢和血糖特征的基因数据与2型糖尿病风险的基因数据结合起来很感兴趣。这些共享信号可能揭示潜在的组织和机制，通过这些机制，变异体会影响糖尿病或其并发症的风险。

聚类分析

通过不同聚类方法，研究人员正在识别2型糖尿病中常见的缺陷过程（如胰岛素作用、β细胞功能、血脂异常），并评估其临床效用。

▸ β细胞衰竭的关键决定因素

20世纪90年代初，通过识别单基因糖尿病的突变，揭示了葡萄糖代谢与胰岛素分泌偶联机制的重要性。这些研究表明，关键的糖酵解酶如葡萄糖激酶的功能丧失突变影响胰岛素分泌。

转录因子HNF1A/HNF4A对内分泌胰腺的发育和维持至关重要，其发现为进一步研究胰腺和内分泌细胞发育的重要步骤奠定了基础。

基因变异的影响

罕见的完全渗透性突变在生命早期表现为糖尿病，而影响较小的等位基因也会增加2型糖尿病的风险。

胰腺功能的复杂性

研究发现外分泌和内分泌胰腺之间存在意想不到的联系。罕见的消化酶基因突变和与糖尿病相关的常见变异揭示了胰腺疾病（如胰腺炎和囊性纤维化）与内分泌细胞功能障碍之间的联系。

对β细胞功能受损的各种方式的机制理解得益于人类基因发现（下图）。

胰腺β细胞因环境和遗传因素受损的潜在方式示意图

Abel ED,et al.Cell.2024

▸ 增强β细胞功能的策略

提升β细胞功能的兴趣

由于β细胞在维持正常葡萄糖耐受性中的关键作用，提高“功能性β细胞质量”被视为治疗1型和2型糖尿病的重要策略。

潜在治疗靶点

人类遗传学研究支持K-ATP通道和葡萄糖激酶为改善胰岛素分泌的潜在靶点。

SLC30A8基因中的特定蛋白质变体(ZnT8的锌转运蛋白)主要在胰腺β细胞中表达，并被证明可保护个体免受2型糖尿病的侵袭，因此相关药物的开发在进行中。

GLP-1受体（GLP-1R）

虽然在GWAS证实其作为治疗靶点的有效性之前人们就已经对它进行了广泛研究，但人类遗传学为其在降低血糖和改善心脏代谢健康方面的作用提供了有力证据。

GLP-1R激动剂不仅有效控制血糖，还具有减肥和降低心血管死亡率的积极作用。

开发新疗法的挑战

GLP-1类药物的多重成功显示了从多个角度治疗疾病生物学的巨大潜力，但也增加了专注于改善β细胞功能新疗法开发的难度。

▸ 影响2型糖尿病的社会因素

社会健康决定因素(SDoH)指的是影响健康的社会条件，包括经济、教育、食品安全、医疗保健等因素。它们对包括2型糖尿病在内的多种疾病的发病和进展有深远影响。

SDoH通过复杂的途径影响2型糖尿病的发展，从生活方式行为到分子机制(例如HPA轴激活、微生物群失调)。粮食不安全和空气污染等具体因素已经被证明与糖尿病有关，表明需要多层次的干预策略。

粮食和营养不安全

粮食安全被定义为“所有人在任何时候都能获得足够的食物以过上积极和健康的生活”。

营养安全进一步扩展为“能够公平、稳定地获取、负担得起和利用促进健康、预防和治疗疾病的食品和饮料的状态”，包括饮食质量和社会健康决定因素（SDoH）。

粮食不安全的影响：粮食不安全导致水果和蔬菜摄入减少，精制碳水化合物、饱和脂肪和添加糖摄入增加，整体饮食质量下降。长期不良饮食习惯导致氧化应激、炎症和脂肪组织扩张。

粮食不安全与增加的炎症、生物荷负和肠道微生物多样性降低有关。社会经济压力则加剧了这种状态，影响补偿行为，并激活炎症途径。

空气污染

空气污染是重大环境健康风险，社会经济地位较低的人群受影响更大。关键污染物包括臭氧 (O₃)、二氧化氮 (NO₂) 和各种颗粒物 (PM)，如PM2.5。

对糖尿病的影响：空气污染与胰岛素抵抗、血糖紊乱、高脂血症和2型糖尿病的发病率增加有关。观察性研究与孟德尔随机化研究支持其因果关系。

机制：初级启动途径：包括氧化应激、淋巴细胞活化、组织内DAMP产生及直接影响胰腺β细胞等。

次级效应途径：涉及全身炎症、神经内分泌失调、肝脂肪变性以及肠道微生物群失调等。

共同的病理生理影响：无论是营养不良还是空气污染，均通过氧化应激、炎症反应、HPA轴激活等机制影响糖尿病的发展。

粮食不安全和空气污染等因素可能在从胚胎到婴儿期影响后代未来的糖尿病风险。饥荒和空气污染对母体的营养和污染暴露都有证据表明会影响后代的代谢健康。

研究和政策发展：需跨学科团队的合作来深度研究SDoH的病理生理影响，指导新的干预策略和政策制定，以提高糖尿病预防和管理的公平性。

总之，粮食不安全和空气污染通过复杂的生物和环境机制显著影响2型糖尿病的进程。理解这些机制将有助于开发更有效的公共卫生政策和临床干预措施。

Abel ED,et al.Cell.2024

2型糖尿病与中枢神经系统机制

大量临床前数据强调了大脑在控制体重以及易感人群中胰岛素抵抗和肥胖发展中的重要作用。尤其中枢神经系统(CNS)在控制血糖和2型糖尿病病理生理学中的重要性。

◮ 重要性与作用

大量临床前数据显示，大脑在体重控制、胰岛素抵抗(IR)、肥胖及2型糖尿病发病机制中扮演关键角色。其中肥胖是2型糖尿病的重要风险因素。

食欲和能量消耗的调节对于肥胖的发生至关重要，受中枢系统全面调控。

肠道激素如生长素释放肽和瘦素，以及肠道微生物群的变化，在调节过程中起重要作用。

已在下丘脑和脑干中对这些调控神经回路的了解取得显著进展。

临床研究

人类研究重点关注中枢及自主神经系统如何整合体重调节及葡萄糖代谢，尤其在维持循环葡萄糖浓度中的作用。

动物模型研究

动物模型研究提供了许多见解，显示迷走神经及中枢神经系统回路对营养感知的重要性。

研究表明脂肪或糖摄入与多巴胺释放及暴饮暴食行为之间存在关联。

大脑与外周之间相互作用的示意图

Abel ED,et al.Cell.2024

注：这些见解大多来自动物模型研究

为了更好地科普中枢神经系统(CNS)在糖尿病和代谢调节中的作用，可以从以下几个方面进一步理解：

▸ 中枢神经系统与血糖调节

基本概念

中枢神经系统(CNS)不仅仅是控制思维和行为的中心，它还在调节身体的代谢功能中发挥重要作用。特别是在血糖调节方面，CNS通过调控肝脏的葡萄糖生成和分解来维持血糖的稳定。

机制

下丘脑是CNS中一个关键区域，它通过神经信号影响胰腺的功能，调节胰岛素的分泌。胰岛素是降低血糖的主要激素，因此下丘脑的调控对于维持正常血糖水平至关重要。

▸ 胰岛素与大脑的关系

胰岛素的作用

胰岛素不仅在外周组织中发挥作用，它在大脑中也有重要功能。研究表明，胰岛素可以通过鼻内给药直接作用于大脑，影响胰岛素的分泌和全身的胰岛素敏感性。

个体差异

不同个体对大脑胰岛素的反应存在差异，这种差异可能影响到胰岛素的分泌和代谢功能。这种差异也与肥胖和胰岛素抵抗(IR)有关。

▸ 新型治疗方法的探索

FGF的潜力

成纤维细胞生长因子(FGF)在动物实验中显示出通过作用于大脑来缓解糖尿病的潜力。这种方法不依赖于体重减轻，而是直接改善葡萄糖代谢。

药物的CNS作用

一些用于治疗2型糖尿病的药物，如GLP-1受体激动剂，通过中枢神经系统发挥作用，影响食欲、体重和胰岛素分泌。

▸ 糖尿病与神经退行性疾病

关联性

2型糖尿病与认知功能受损和神经退行性疾病（如阿尔茨海默病）之间存在关联。研究发现，糖尿病患者的大脑胰岛素反应性可能受损，这与认知功能下降有关。

潜在治疗

鼻内胰岛素和GLP-1受体激动剂在临床研究中显示出神经保护作用，可能降低痴呆症的发病率。

▸ 未来研究方向

更具脑渗透性的药物

开发能够更好地穿透血脑屏障的药物，可能增强其神经保护作用，同时减少不良反应。

共同途径的探索

由于糖尿病和神经退行性疾病的发病率随着年龄增长而增加，研究共同的病理机制可能带来同时治疗这两种疾病的新方法。

脂肪组织功能障碍和胰岛素抵抗

▸ 胰岛素抵抗与游离脂肪酸(FFA)

胰岛素抵抗(IR)

当胰岛素无法有效地降低血糖时，称为胰岛素抵抗。这种情况不仅影响糖代谢，还导致脂肪组织释放更多的游离脂肪酸(FFA)进入血液。

脂解作用增加

在IR条件下，脂肪组织经历脂肪分解增加，产生更多的FFA。这些游离脂肪酸流入血液并扩散到其他组织，如肝脏和骨骼肌，进一步导致这些组织的发展胰岛素抵抗。

▸ 二酰甘油和神经酰胺的角色

二酰甘油的作用

二酰甘油(DAG)是一种重要的信号分子。研究表明，在胰岛素抵抗的状态下，血浆中DAG水平升高。DAG可以与细胞膜上的蛋白激酶Cε (PKCε)结合，从而使胰岛素受体发生抑制性磷酸化。这一过程会限制胰岛素受体的激酶活性，削弱胰岛素的信号传导，导致细胞对胰岛素的反应降低。

特异性结合：DAG的不同立体异构体对作用靶点的结合亲和力不同，其中sn-1,2 DAG与PKCε结合最强，定位在质膜上，而其他异构体如sn-1,3 DAG和sn-2,3 DAG倾向于定位在脂滴和内质网(ER)。

神经酰胺的作用

神经酰胺是另一种导致胰岛素抵抗的脂质。高FFA水平促进长链神经酰胺（如C16和C18）的产生。神经酰胺通过激活特定的激酶，如蛋白激酶C ζ (PKCζ)和蛋白磷酸酶2A (PP2A)，抑制关键信号分子Akt的磷酸化。这种抑制作用破坏了正常的胰岛素信号传导。

选择性影响：神经酰胺特异性地促进胰岛素抵抗，这是因为其他类似脂类(如二氢神经酰胺和鞘磷脂)未能在实验模型中表现出同样的效果。

▸ 异位脂质沉积与代谢疾病

异位脂质沉积

骨骼肌和肝脏中DAG和神经酰胺的积累会加剧胰岛素抵抗。这些组织的『选择性胰岛素抵抗』意味着通常应该增加葡萄糖吸收的组织变得不再敏感，反而可能继续将葡萄糖转化为脂质储存。

加速糖尿病的进展

当骨骼肌和肝脏对胰岛素的敏感性降低时，会加速糖尿病的进展。这些脂质代谢产物的积累不仅影响胰岛素信号传导，还可能引发脂质毒性，损伤细胞功能并加重代谢紊乱。

以上细节描述展示了脂质介质如何在分子水平上影响胰岛素信号通路，从而推动全身性胰岛素抵抗的发展。这些见解为开发针对性更强的干预措施和治疗策略提供了依据，以改善代谢健康并减缓或逆转糖尿病。

▸ 脂肪组织影响胰岛素抵抗的机制

下面是肥胖和脂肪组织通过多种机制驱动胰岛素抵抗(IR)的详细总结：

1.脂肪酸羟基脂肪酸酯与胰岛素敏感性

脂肪酸羟基脂肪酸酯(FAHFA)的角色：FAHFA是一类由两个脂肪酸通过酯键结合形成的复合脂质。研究表明，FAHFA可以改善胰岛素敏感性，其水平在肥胖状态下和2型糖尿病中会降低。

机制：FAHFA通过与某些代谢重要组织中的G蛋白偶联受体结合，起到调节小鼠胰岛素敏感性、脂肪生成和能量消耗的作用。此作用途径表明FAHFA可能通过影响受体来调控广泛的代谢过程。

2.脂肪甘油三酯脂肪酶与FAHFA

脂肪甘油三酯脂肪酶(ATGL)的双重角色：ATGL是一种负责脂肪分解的酶，被认为可能在FAHFA代谢中也发挥作用。

ATGL可能充当FAHFA的合酶，通过改变ATGL功能，提供了FAHFA与2型糖尿病中的脂肪分解之间的潜在联系。调节ATGL功能的变化可能影响FAHFA的合成和分解。

3.前馈循环与全身性胰岛素抵抗

前馈循环：肥胖状态下，脂肪组织中多种信号分子的变化（包括FAHFA的减少）会驱动一种前馈的代谢循环。这种循环会进一步加剧全身胰岛素抵抗。

注释：代谢生理学中，”前馈循环” (feed-forward loop) 指的是一种生物学过程，其中某一信号或变化会增强或放大某一响应，而这种响应又会使初始信号或变化更加显著。上文中前馈循环是指肥胖状态下脂肪组织中多种信号分子的变化（例如 FAHFA 的减少）导致的一系列代谢事件。这些变化不仅直接影响机体的代谢状况，还通过促进某些过程或信号的放大，进一步加剧全身胰岛素抵抗。

具体来说，脂肪组织中信号分子的变化作为初始刺激，会引发代谢反应或变化，这些代谢反应可能通过各自的信号机制，反过来进一步促进初始信号或加大初始变化。如果这种循环不被打断，就可能导致长期的代谢失调，比如全身性的胰岛素抵抗，从而增加糖尿病等代谢疾病的风险。

4. 脂肪组织在全身性胰岛素抵抗中的作用

脂肪组织重塑：肥胖引起的脂肪组织重塑是全身性胰岛素抵抗、炎症以及葡萄糖和脂质代谢异常的关键驱动因素。

5. 高血糖与胰岛素抵抗的恶性循环

高血糖的影响：高血糖本身会通过增加己糖胺生物合成途径的通量，加剧胰岛素抵抗。这一途径生成尿苷二磷酸-N-乙酰葡萄糖胺 (UDP-GlcNAc)，是N和O连接糖基化的前体。

O连接糖基化：包括Akt在内的胰岛素信号蛋白的O连接糖基化会进一步诱导胰岛素抵抗，形成恶性循环。

影响其他主要组织的代谢

在胰岛素抵抗状态下，脂肪细胞的葡萄糖摄取功能受损。这种情况与脂肪细胞释放的胰岛素敏感因子和复合脂质的变化有关，这些变化会影响其他组织对胰岛素的响应。

肝脏和骨骼肌是胰岛素作用的主要目标组织，在胰岛素抵抗状态下，其糖代谢功能受损，尤其是肝脏的葡萄糖输出增加和骨骼肌的葡萄糖摄取减少。这些机制是糖尿病患者血糖水平升高的主要驱动因素。

▸ 骨骼肌胰岛素抵抗的特征

糖原合成减少

在胰岛素抵抗的早期阶段，骨骼肌中胰岛素介导的糖原合成减少。这是因为胰岛素信号传导受损，影响了糖原合成酶的活性。

GLUT4易位受损

胰岛素通常促进葡萄糖转运蛋白4（GLUT4）从胞内储存池转移到质膜，以增加葡萄糖摄取。然而，在胰岛素抵抗状态下，这一过程受损，导致葡萄糖摄取减少。

葡萄糖氧化减少

由于胰岛素信号传导的缺陷，骨骼肌中葡萄糖的氧化能力降低，这进一步影响能量代谢。

长期影响

随着时间推移，骨骼肌胰岛素抵抗会导致肌肉萎缩、运动能力下降以及线粒体功能和质量的下降。

▸ 肝脏胰岛素抵抗的特征

肝糖输出(HGP)增加

肝脏胰岛素抵抗的主要表现是肝糖输出增加。这是因为胰岛素对糖异生基因的抑制作用受损，导致肝脏中糖异生增加。

脂质积累

胰岛素抵抗还促进肝脏中脂质的积累，进一步影响肝脏功能。

▸ 未来研究方向

组织间通讯的理解

未来的研究需要深入了解不同组织间的通讯机制，包括外泌体等新型介质在内的作用。

脂质动员机制

研究控制组织和细胞器之间脂质动员的机制，以及未表征脂质的功能，将有助于揭示2型糖尿病中的脂质失调。

复杂病理生理学的探索

进一步探索这些途径在持续胰岛素抵抗中的复杂病理生理学影响，将有助于开发新的治疗策略，改善代谢稳态。

综上所述，理解骨骼肌和肝脏的胰岛素抵抗机制及其与脂肪组织的相互作用，对于揭示2型糖尿病的发病机制和寻找新的治疗靶点至关重要。

2型糖尿病与脂肪性肝病

近年来，越来越多的研究揭示了2型糖尿病与代谢功能障碍相关脂肪肝病(MASLD)之间的紧密联系，除了影响血糖稳态外，还对心血管并发症以及其他健康问题有显著的影响。

病理生理学背景

糖尿病患者常伴有肝脏代谢功能障碍，这是血糖稳态受损和糖尿病心血管并发症的主要因素之一。肥胖引发这些患者肝脏葡萄糖和脂质的异常增加。

MASLD的演变

MASLD从单纯脂肪变性（最初是可逆且普遍的状态）到代谢功能障碍相关脂肪性肝炎（MASH），可以进展至纤维化，这在严重情况下是主要的死亡原因。

▸ 2型糖尿病和MASLD相互作用

下面是对2型糖尿病和MASLD相互作用的总结：

1.多重打击假说

这一理论解释不同患者发展严重并发症的原因，重点在于脂质蓄积后非实质细胞(NPC)的异常激活。对于早期疾病，GLP-1 基药物疗法可能有效，但对晚期纤维化无明显效果。

2.过量从头脂肪生成(DNL)

过量从头脂肪生成(DNL)在2型糖尿病患者中明显增加。健康人群中，胰岛素通过Akt信号通路抑制肝糖输出（HGP），同时激活脂肪生成的促进元素，如SREBP-1c。但在胰岛素抵抗状态下，FoxO1抑制失效增加葡萄糖生成，然而胰岛素仍然能推动DNL。

尽管胰岛素信号转导的某些功能失效，DNL却仍然活跃。这可能由于糖尿病患者CHREBP诱导Akt磷酸化调控机制存在异常，尤其是PHLPP2磷酸酶水平降低，导致了过量DNL。

3.胰岛素信号转导的动力学变化

在慢性高胰岛素血症背景下，正常的胰岛素信号分叉模型可能发生变化，影响胰岛素在早期和晚期阶段的作用。

早期阶段：胰岛素的快速作用通过抑制FoxO1来减少葡萄糖生成。

晚期阶段：延长的Akt活性则促进了DNL和脂质合成，潜在机制包括细胞自主信号、自主脂肪信号以及肠道介导的信号。

4.双向风险与相互促进

2型糖尿病和MASLD不仅拥有共同的风险因素，还可能通过如上机制双向增加各自的风险。研究显示，肝脏脂肪过多与2型糖尿病高度相关，即便在调整了BMI和其他潜在混杂因素后，二者之间的联系依然显著。

5.临床与研究启示

由于代谢功能障碍相关脂肪肝病(MASLD)在肥胖率较高的人群中表现为一种日益增长的健康挑战，当前的研究重点在于理清组织间通讯的复杂网络、揭示潜在的细胞机制、探索治疗新策略以及更好地管理代谢性肝病。

通过全面的机制研究和临床分析，我们可以更好地理解2型糖尿病与MASLD的复杂交互机制，为治疗和预防这些相关病理状态带来新的希望。

▸ 肝脏脂质堆积与2型糖尿病

在2型糖尿病与代谢功能障碍相关脂肪肝病（MASLD）的研究中，理解肝脏脂质堆积及其进展至肝脏病变的过程尤为重要。以下是详细汇总和对当前研究状况的总结：

1.肝脂质过量与疾病进展

影像学发现：许多2型糖尿病患者在影像学检查中展示了肝脂质过量。然而，哪些患者将发展为有临床意义的肝脏疾病，以及进展的时间和诱导因素，仍不明确。

遗传因素：基因组广泛关联研究(GWAS)揭示了一些与体重和肝脏脂质积累相关的常见风险等位基因（如FTO、PNPLA3、TM6SF2和APOB）。然而，这些基因标记在预测疾病进展为代谢功能障碍相关脂肪性肝炎(MASH)方面的效能有限。

2.脂质管理障碍

2型糖尿病和MASLD患者的肝细胞可能有储存脂质的倾向，但难以在不损伤细胞的情况下管理过量的脂质。这导致了细胞的炎症反应和纤维化。

3.肝细胞的信号贡献

肝细胞在疾病中的作用：研究表明肝细胞不仅在血糖调节中起作用，还通过分泌促进NPC浸润和活化的趋化性和纤维化细胞因子，直接参与肝脏炎症和纤维化过程。

Notch信号的再激活：这是2型糖尿病和MASLD患者肝细胞炎症的一部分，影响HGP和DNL的增加。

4.临床研究和治疗前景

治疗性干预：使用如GalNAc修饰的反义寡核苷酸或siRNA，可以靶向性调制肝细胞信号通路，有可能改善病情。

5.当前研究的主要方向和挑战

高胰岛素血症的作用：2型糖尿病患者IR导致的高胰岛素血症，与肝脏DNL正相关，可能是MASLD病理机制之一。现有研究正在探讨抑制胰岛素分泌的策略，但其在糖尿病患者中的适用性仍需验证。

其他激素和营养因素：胰高血糖素、果糖和胆固醇也可能对肝脏脂质生成有影响。此外，肝交感神经系统的参与是否在脂质生成功能中有重要贡献，需要进一步探索。

通过这些研究，肝脏的代谢调节能力、遗传和环境因素的交互作用构成了2型糖尿病和MASLD在病理进程中的复杂图景。理解这些机制对于开发有效的治疗方案和风险评估方法至关重要。

▸ 未解决的问题

尽管最近取得了进展，但许多问题依然存在，包括一下几点。

1.高胰岛素血症和非激素因素的作用

2型糖尿病的胰岛素抵抗(IR)显示出代偿性高胰岛素血症。人类数据表明血浆胰岛素水平与肝脏DNL正相关，动物研究证实胰岛素作用时机不当可能导致MASLD。有趣的是，奥曲肽通过阻断胰岛素分泌降低了大鼠的DNL标记物和肝脏甘油三酯。

目前，这一概念正在非糖尿病个体中使用二氮嗪（NCT05729282）进行测试，其结果是否适用于T2D患者尚不明确。其他激素如胰高血糖素也通过促进糖原分解和降低肝脏脂质起作用。

此外，果糖和胆固醇可能影响肝脏脂质生产。最后，非营养和非激素的肝糖输出（HGP）决定因素，如交感神经对肝脏的影响及其对脂质生产的共调节作用，仍不清楚。

2.脂肪性肝炎的空间决定因素

组织异质性：肝脏作为一种异质性组织，由于不同区域的氧张力和营养状态，产生了肝内糖异生和脂肪生成功能的分区。这种分区影响了MASH的区域特异性，表现为中枢周围或门管周围类型，后者尤为常见于儿童患者。

区域性亚型：代谢综合征和2型糖尿病患者倾向于发生门管周围类型的疾病。这种区域亚型与代谢和肝脏病理的发展程度相关，但其机制尚不清楚。针对肝脏区域特定通路（例如Notch、法呢醇X受体[FXR]、甲状腺激素受体[TR]和过氧化物酶体增殖激活受体[PPAR]）的治疗可能提供新的干预策略。

3.纤维化消退的途径

尽管对肝脏促炎和纤维化途径的理解有所增加，但对纤维化清除及肝细胞途径影响纤维化消退的研究较少。我们推测，所有肝细胞决定的“纤维化开启”信号都有相应的“纤维化关闭”信号。

系统研究回归途径对肝纤维化的影响，类似于动脉粥样硬化病变的解决，可能带来重要的影响。对于部分对肠促胰岛素治疗抵抗的T2D患者，新的治疗靶点可能特别有价值。

4.双向肝细胞-非实质细胞串扰

虽然肝细胞在脂质过载中的作用被强调，但非实质细胞(NPC)对肝细胞功能也有显著影响。例如，肝星状细胞不仅是肝细胞再生的决定因素，还是一个潜在的调节因子。在2型糖尿病中，免疫细胞增加从而改变胰岛素敏感性。

6.对脂质超载的遗传适应

近来的研究揭示了MASLD/MASH患者肝细胞中FOX01的体细胞突变，这些突变可能是一种保护机制，减轻脂质超载的损伤。这种基因适应可能说明MASLD与2型糖尿病的关联。

7.与心血管疾病的关系

肝脏脂质过多增加了肝病相关死亡率的风险，但与2型糖尿病患者类似，MASLD/MASH患者的主要死因是心血管疾病(CVD)。鉴于直接加速CVD的常见并发症，需在临床前动物模型和人类中进行进一步机制研究以揭示其潜在机制。

糖尿病并发症的机制

糖尿病是一种影响全身的慢性疾病，会对多种系统造成广泛且复杂的影响，显著增加患病率和死亡率。以下是对糖尿病相关代谢异常和其主要并发症的详细分析。

▸ 糖尿病和心血管疾病

增高的风险：糖尿病患者患动脉粥样硬化性心血管疾病（ASCVD）的风险增加2至5倍。

其他风险因素：包括高血压、血脂异常、肥胖和代谢综合征。

糖尿病性心肌病：糖尿病导致特有的心脏结构和功能异常，不完全依赖于冠状动脉疾病(CAD)，而与异常代谢环境直接相关。

综合风险：没有单一机制可以解释CVD风险的增加，糖尿病引起的多种风险因素复杂相互作用导致CVD。

▸ 动脉粥样硬化

机制：与内皮细胞(EC)和血管平滑肌细胞(VSMC)功能障碍有关。

糖尿病影响：特征是内皮功能障碍，包括一氧化氮合酶功能下降和NO缺乏。

动脉粥样硬化驱动因素：糖尿病通过激活髓系细胞和炎症细胞（如单核细胞、巨噬细胞）的生成，直接加剧动脉粥样硬化。

风险因子和生物标志物：LDL胆固醇、血脂异常、HbA1c、肾功能和身体活动为疾病预测因子。新型生物标志物（如线粒体代谢物）可能用于风险分层。

Abel ED,et al.Cell.2024

▸ 糖尿病与心力衰竭

风险增加：糖尿病增加心力衰竭风险，这与冠状动脉疾病(CAD)风险增加无关。

机制：碳毒性（脂毒性和糖毒性）

氧化应激

线粒体生物能量学受损

线粒体解偶联

心肌兴奋-收缩偶联受损

促纤维化途径激活

选择性胰岛素抵抗引起的肥大性信号通路激活

人类研究证据：心脏移植研究显示，正常供体心脏在移植到糖尿病患者体内后数月内出现代谢异常。

观察到甘油三酯超载、神经酰胺等有毒脂质积聚、线粒体呼吸功能不全、氧化应激和炎症。

注：前驱糖尿病患者也观察到线粒体氧化缺陷，二甲双胍治疗可能减轻这些变化。

Abel ED,et al.Cell.2024

▸ 血管生成受损

特征：糖尿病降低多种促血管生成因子的表达，导致血管生成信号通路紊乱。

影响：增加外周血管疾病和严重肢体缺血的风险。

机制：VEGF抵抗

一氧化氮信号受损

血管生成干细胞前体水平降低

周细胞丢失

微小RNA和长链非编码RNA的失调

Abel ED,et al.Cell.2024

▸ 糖尿病肾病(DKD)

特征：白蛋白尿和估计肾小球滤过率（eGFR）降低。

患病率：约40%的糖尿病患者会发展为DKD。

肾血管功能障碍：肾小球高滤过是早期特征之一;

肾小管肾小球反馈机制导致肾小球传出动脉收缩。

肾小球和肾小管上皮细胞变化：

足细胞代谢改变，氧化应激增加。

RhoA/Rac1通路导致足突消失。

mTOR和生长因子信号改变导致足细胞增大。

足细胞丢失是疾病进展的关键步骤。

近端小管(PT)细胞：

高代谢活性，负责大量水和盐的重吸收。

初期细胞大小和数量增加，后期出现能量耗竭和细胞身份丧失。

线粒体损伤激活炎症途径。

小结

总的来说，糖尿病通过多种复杂的机制影响心血管系统和肾脏，涉及代谢异常、血管功能障碍、炎症反应和表观遗传变化等多个方面。

这些发现为理解糖尿病并发症的发生机制和开发新的治疗策略提供了重要的科学基础。

糖尿病的诊治进展

▸ 1型糖尿病的预防和治疗

传统疗法的局限：早期治疗通常在T1D的3期开始，对于改变疾病进展的效果有限。

新进展：创新的分期系统为早期干预提供了框架，报告聚合抗CD3单克隆抗体teplizumab治疗延迟T1D进展的结果。这一研究促使FDA批准teplizumab作为首个T1D疾病改良疗法。

病毒传播与诊断挑战：目前缺乏统一的筛查指导方针，正测试多种自身抗体筛查策略。

胰岛素管理技术（如优化的药物动力学胰岛素、胰岛素泵和持续血糖监测设施）不断革新。

β细胞替代疗法：胰腺或供体胰岛移植显示出β细胞替代的可行性，但供体资源有限。

干细胞技术：通过多能干细胞分化得到的β细胞有望克服移植局限性，Vertex制药公司正在测试相关疗法(VX-880)。

▸ 2型糖尿病的精准医疗和个性化医疗

异质性挑战：T2D患者的疾病表现由于遗传和环境因素而异，例如，非洲-加勒比和亚洲人群的T2D表现差异明显。

◮ 精准医疗的方法

临床分层工具：如BMI和eGFR用于HbA1c反应的预测，最新的研究表明此类因子可以指导选择更有效的治疗方法。

复杂数据整合：利用机器学习分类法如集群分析，识别糖尿病亚型，与特定并发症风险相关。

◮ 临床实施与研究挑战

标准化的必要性：研究需要一致的方法来评估精准治疗的优劣及其经济性。

证据差距：精准糖尿病治疗需要更多随机对照试验来证明其临床优势和成本效益。

精准医疗成功的例子：例如葡萄糖激酶突变的单基因糖尿病无需药物治疗，而HNF1A突变可用磺酰脲类药物有效管理。

综合来看，1型糖尿病的治疗正在向提前预防和细胞治疗方向发展，而2型糖尿病的精准医疗方法强调对不同人群亚型的特定管理。

随着研究的深入和技术的进步，这些策略有望显著改善糖尿病患者的治疗效果和生活质量。

精准医疗与健康公平

在2型糖尿病的精准医疗和全球健康公平领域，取得了许多令人瞩目的成就，但仍面临资源可及性不均与种族多样性不足等挑战，并且新型疗法不断涌现，进一步推动病情管理和并发症预防。

◮ 资源限制与成本效益

2型糖尿病精准医疗是否能在不同资源环境中实施仍不明确，当前诊断和治疗的费用较高，尤其在中低收入国家。

如果精准医疗能提高治疗精度，减少资源浪费，则可能长期节约成本，但这些长期获益难以精准量化。

◮ 全球资源差异

许多中低收入国家患者难以获得基本药物，更复杂的精准医疗诊断尚难普及。简便的分层方法和决策支持工具可能在这些地区更具实用性。

糖尿病护理的差距往往影响社会经济地位低、少数民族群体。未经过周密计划和执行的精准医疗可能导致不平等加剧。

◮ 种群多样性的影响

研究多样性不足：大多数精准医疗研究在欧洲白人群体中进行，跨种族的应用性受限。需在不同种族背景下进行更多研究，以开发具有全球代表性的解决方案，适应不同遗传机制。

基因组研究局限：多样性缺乏的基因组研究可能导致偏见。例如，某些族群的2型糖尿病特征存在重大差异。开发跨祖先适用的基因风险评分，不同族群的参与和持续研究至关重要。

总体来看，精准医疗已经在2型糖尿病领域取得长足进步，但其广泛和公平实施受到资源、技术和种族多样性等多个因素的限制。未来的研究应致力于开发合适的工具和管理策略，以改善全球范围内的健康结果。

▸ 2型糖尿病治疗的最新进展

药物创新

GLP-1受体激动剂、DPP-4抑制剂和SGLT-2抑制剂在改善血糖及心血管、肾脏健康方面展现无与伦比的效果。

GLP-1RA的增强版本显示出非凡的减肥和心血管保护作用。SGLT-2抑制剂同样有助于不同心肾健康目标。

开发多激动剂如Tirzepatide（GIP受体-GLP-1R共激动剂），有效性超越单一疗法。此类疗法在减重和改善心血管风险方面效果显著，开创了治疗新方向。

基于GLP-1的治疗心脏代谢和神经退行性疾病

Abel ED,et al.Cell.2024

针对不同疾病机制的新疗法和联合疗法的临床试验持续进行，探索能够提供更高效、个性化处理方案的创新疗法。

多种基于GLP-1的联合疗法目前正处于临床后期开发阶段，期待它们在提高血糖控制和体重减轻效果的同时，继续展现心血管益处。这些治疗选项包括：

合成及联合应用疗法

-卡格列肽与索马鲁肽每周一次联合使用；

-胰高血糖素受体GLP-1R共激动剂如survodutide；

-GIP受体拮抗剂—GLP-1R激动剂抗体；

-三联胰高血糖素-GIP-GLP-1R多激动剂。

注：卡格列肽是一种肠促胰岛素激素，用于治疗2型糖尿病。

索马鲁肽，英文名称 “Semeglutide”，是一种新型的，长效的，每周皮下注射一次的 GLP-1 类似物，是基于利拉鲁肽基本结构而开发的长效剂型，其治疗2型糖尿病的效果更好。

新兴口服疗法

-包括danuglipron和orforglipron在内的小分子口服GLP-1R激动剂，以及ECC5004和GSBR-1290等其他小分子GLP-1RA。

-高剂量口服索马鲁肽（每天高达50毫克）与新配方吸收促进剂的应用。

这些创新药物不仅可能增强降糖和减重效果，还可能在外周动脉疾病、代谢性肝病、神经退行性疾病等领域拓展GLP-1药物的应用。

此外，对成瘾相关行为、遗传性肥胖、多囊卵巢综合征、1型糖尿病等多种适应症的研究也在进行之中。未来十年有望出现更为便捷和有效的GLP-1药物，这些药物的广泛适应症及安全性将通过更大规模临床试验的验证，为更多患者提供治疗选项。

汇总与总结

随着糖尿病大流行的发展，我们对病理生理学以及治疗和预防方法的理解也呈指数级增长。目前的知识为提高识别增加β细胞功能障碍易感性标志物的特异性奠定了基础，特别是在肥胖环境中。

我们对大脑在体重调节中的作用以及脂肪组织分泌的新因子的理解可能有助于改进治疗或预防肥胖的方法。增加对肝功能障碍对胰岛素抵抗(IR)贡献的理解以及增加对代谢功能障碍相关肝病的理解代表了进一步研究的重要领域，以避免可能成为日益流行的肝功能衰竭。

心血管和肾脏疾病仍是糖尿病的主要死亡和发病因素，复杂的病理生理学涉及多器官系统和全身环境的交互作用。

糖尿病大流行由环境和社会因素推动，需综合管理。治疗进展为预防或治愈1型糖尿病和治疗2型糖尿病带来希望，不仅改善代谢稳态，还降低心肾疾病风险。

最后，随着我们了解和开发出识别导致糖尿病及其并发症的潜在异质性的工具，我们将为有针对性的治疗和预防策略奠定基础，以优化其在不同人群和医疗资源中的应用。

参考文献：

Abel ED, Gloyn AL, Evans-Molina C, Joseph JJ, Misra S, Pajvani UB, Simcox J, Susztak K, Drucker DJ. Diabetes mellitus-Progress and opportunities in the evolving epidemic. Cell. 2024 Jul 25;187(15):3789-3820.

抗性淀粉：健康益处、食物来源、与肠道菌群的关联

谷禾健康

目前越来越多营养概念诸如”低碳水化合物饮食”正在流行，然而，所有的碳水化合物都是不好的吗? 其实并非如此。

其中，抗性淀粉就是一种特殊的碳水化合物，它与我们通常所熟知的淀粉有区别。抗性淀粉之所以得名，是因为它能够抵抗人体消化酶的作用，逃离被吸收的命运，直接进入肠道。这种特性使得抗性淀粉拥有许多健康功效，它不仅能调节血糖，还能促进有益菌的生长，改善肠道功能，甚至还能增强饱腹感，帮助控制体重。

抗性淀粉天然存在于豆类（如扁豆、鹰嘴豆）、某些谷物（如大麦、燕麦）、块茎（如土豆、山药）等食物中。此外，各种食品加工和烹饪方法可以提高食品中的抗性淀粉含量，进一步使这种淀粉的潜在膳食来源多样化。

作为一种膳食纤维，抗性淀粉可以作为微生物发酵的底物，例如拟杆菌属，瘤胃球菌，双歧杆菌等可以发酵抗性淀粉。

一些肠道细菌促进抗性淀粉发酵产生短链脂肪酸。短链脂肪酸的主要功能是改善肠上皮屏障的完整性，缓解局部和全身炎症，产生全身效应，影响代谢健康、免疫功能，甚至可能影响大脑健康。

目前代谢性疾病负担正在增加，一些膳食可以通过调节肠道菌群干预疾病，其中抗性淀粉也很重要，它结合了传统和科学，促使研究人员和消费者重新审视传统饮食习惯并认识到其潜在的健康影响。

本文探讨了抗性淀粉和肠道微生物组之间复杂的相互作用，包括抗性淀粉影响微生物群落的机制、这些相互作用对健康的影响。此外，还讨论了富含抗性淀粉的饮食对肠道健康的影响。随着对肠道菌群在健康和疾病中的作用了解越来越多，强调从天然来源获取抗性淀粉的饮食将会不断增长，为营养干预提供新途径。

01
抗性淀粉（RS）

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什么是抗性淀粉？

抗性淀粉（RS）是一种不被人体消化酶分解的淀粉，被认为是膳食纤维。

淀粉作为葡萄糖的储存形式天然存在于植物中。食品中的淀粉可分为慢消化淀粉（SDS）、快速消化淀粉（RDS）或抗性淀粉（RS）。

一般淀粉在小肠中迅速分解并转化为葡萄糖，并迅速吸收到血液中，而抗性淀粉则抵抗正常消化，因此得名。它不会分解成葡萄糖，而是不受干扰地通过消化道，直到到达结肠。

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淀粉的生化结构和分类

首先，淀粉的基本结构基于两种不同的葡萄糖聚合物——直链淀粉和支链淀粉。

直链淀粉主要是由α-1,4-葡萄糖单元组成的线性分子，与支链淀粉的分支结构形成对比，支链淀粉还包含α-1,6键连接。

这两种组分的比例及它们在淀粉颗粒内的排列方式显著影响淀粉的可消化性。这些分子越密集、排列越紧密，消化酶就越难接近它们。

• 直链淀粉含量与抗性淀粉形成呈正相关。线性直链淀粉链通过氢键彼此结合，使它们不易水解。
• 淀粉颗粒中支链淀粉分子的比例高，使得表面积更大，因此分子更容易受到淀粉分解攻击。

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抗性淀粉的膳食来源

抗性淀粉（RS）是一种独特的膳食纤维，不是在小肠中消化，而是在大肠中发酵。不同食物类别（包括谷物、豆类、块茎和某些加工食品）中抗性淀粉的含量差异很大。

doi.org/10.1016/j.fochx.2024.101118

谷物，特别是大麦、燕麦和全麦等全谷类食物，是抗性淀粉的重要来源，尤其是在它们经过最低限度加工的情况下。比如，煮熟并冷却大米会增加其抗性淀粉含量，这是由于直链淀粉的逆淀粉化作用。

扁豆、鹰嘴豆等豆类也富含抗性淀粉。它们的抗性淀粉含量归因于它们的高直链淀粉和支链淀粉比率，这有助于它们缓慢的消化率。烹饪和冷却过程进一步增加了其抗性淀粉含量。

块茎，包括马铃薯和山药，含有抗性淀粉，尤其是在煮熟和冷却时，这是一个诱导淀粉回生的过程。这使得冷土豆沙拉等菜肴成为良好的抗性淀粉来源。

某些加工食品，特别是那些由全谷物制成或含有 抗性淀粉作为成分的食品，可能是重要的抗性淀粉来源。经过挤压烹饪等过程的全麦面包和意大利面保留了大量的抗性淀粉。

了解这些来源及其抗性淀粉含量对于饮食计划和营养优化至关重要。

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抗性淀粉的类型

在此基础上，抗性淀粉可以根据其起源和特性大致分为四种主要类型：

RS1型（RS1）：由于食物基质和蛋白质外壳形成的保护屏障，这种形式的 RS 在物理上无法被酶接近。常见的来源包括全谷物和种子。

RS2型（RS2）：RS2 的特点是其天然颗粒形式，主要存在于某些生食中。例子包括生土豆、青香蕉、高直链淀粉玉米。这些来源的高直链淀粉含量导致紧密堆积的颗粒结构，限制了酶的获取。

RS3型（RS3）：也称为逆行淀粉，当某些食物煮熟然后冷却时会形成 RS3。这种冷却过程导致淀粉分子的重新排列和重结晶，进一步使它们对酶分解具有抵抗力。煮熟和冷却的土豆、意大利面和米饭等食物是 RS3 的主要来源。

RS4型（RS4）：这种类型包括食品中天然不存在的化学改性淀粉，例如一些商业生产的面包和糕点。各种工业过程在淀粉分子中引入交联或取代，以增强其对消化的抵抗力。

部分分类有:

RS5型（RS5）: 这是一个较新的类别。它需要通过加热和冷却含有特定脂质（例如脂肪或蜡）的淀粉类食品的过程产生的抗性淀粉。例如含有脂肪成分的面包或含有人工制造的淀粉-脂质复合物的食物。

虽然这些类别有助于讨论和研究，但许多现实世界的食物都含有抗性淀粉类型的混合物。此外，食品加工方法，储存条件和其他食品成分的存在等因素可以显着调节这些食品中的抗性淀粉含量。

抗性淀粉的潜在健康益处和生理影响主要来自其在大肠中的发酵。然而，这些益处的程度和特异性可能因抗性淀粉类型而异。例如，不同的抗性淀粉类型可能优先促进特定微生物物种的生长或导致挥发性脂肪酸的产生速率不同。

总之，抗性淀粉的生化结构和分类对于确定其与肠道微生物组的相互作用以及随后的健康结果至关重要。全面了解这些基础方面对于旨在利用抗性淀粉潜在益处的饮食干预的研究和应用至关重要。

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抗性淀粉的健康益处

保持血糖稳定

由于抗性淀粉消化缓慢，因此可以保持血糖水平稳定。这可以帮助减少餐后血糖峰值，这对糖尿病患者特别有益。

抗性淀粉具有第二餐的效果：根据一项小型研究的结果，早餐吃抗性淀粉可以降低午餐时的血糖。

2022年1月发表在《Frontiers in Nutrition》 的一篇评论指出，在饮食中添加抗性淀粉是一种简单的生活方式调整，可以帮助糖尿病管理。

促进心脏健康

2018年6月《Nutrition Research》发表的荟萃分析结果，抗性淀粉可以通过降低胆固醇水平有益于心脏健康。它还可以改善血糖控制，正如2017年《Nutrition Journal》上发表的一项针对超重成年人的小型研究所证明的那样，它通过促进肠道中健康细菌的生长来实现这一点，这些细菌产生具有有益作用的短链脂肪酸。

根据2022年3月发表在《国际分子科学杂志》上的一篇评论，短链脂肪酸有助于调节交感神经系统。抗性淀粉可能有助于治疗因神经系统过度活跃而加剧的心脏病，例如慢性心力衰竭、高血压和冠状动脉疾病。

减肥效果

抗性淀粉非常有饱腹感，可能会降低食欲。与其他碳水化合物相比，它的热量也较低，通过这些方式，抗性淀粉可能有助于减肥。

虽然早期研究表明抗性淀粉可能在减肥中发挥作用，但还需要进一步的研究来证实任何此类益处。2017 年《营养杂志》上发表的研究表明，每天吃 30 克抗性淀粉，持续六周，18 名超重成年人减少饥饿激素和无意识地吃零食，但不会改变身体成分。

支持肠道健康

抗性淀粉的作用类似于纤维，而纤维会被肠道中的健康细菌发酵。“这些有益的肠道细菌可以产生短链脂肪酸，这对肠道健康有帮助。

例如，短链脂肪酸可以帮助保持肠道内壁坚固，并有助于粘液产生和炎症，还可能有助于降低结直肠癌的风险。这在后面章节我们会详细阐述。

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应该吃多少抗性淀粉？

成人每天应摄入约15克抗性淀粉。然而，据估计大多数人每天的摄入可能不到这个量。

抗性淀粉食品含量表

（每100克食品的平均含量）

注：如果要增加摄入量时，请逐步增加，一下子吃太多可能会腹胀和胀气。

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食品加工的作用

挤压烹饪，广泛用于生产即食谷类食品和零食，可以增加最终产品的抗性淀粉含量，取决于应用的条件，诸如含水量、螺杆速度和温度等参数可以进行调整以优化抗性淀粉的形成。

退火过程涉及水化淀粉颗粒而不使其明胶化，已发现这一过程可以增加一些谷物中的抗性淀粉含量。

发酵，是各种文化中历史悠久的烹饪和保鲜方法，具有提高抗性淀粉水平的固有能力。这一过程通常涉及有益细菌或酵母分解和发酵糖类，可以改变淀粉结构，使更多的淀粉对消化具有抗性。例如，将谷物发酵制成酸面包或某些传统非洲菜肴不仅赋予了独特的风味，还增加了它们的抗性淀粉含量。

虽然探索和应用这些方法可以显著增加抗性淀粉含量，但必须考虑更广泛的营养后果。并非所有增加抗性淀粉的方法都是普遍有益的。有些加工方法可能会剥夺食物的重要营养素，或引入不良化合物。

在增强抗性淀粉获得肠道健康益处，和确保食物整体营养价值保持完整之间取得平衡至关重要。

02
抗性淀粉与肠道菌群相互作用

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抗性淀粉在结肠中发酵的机制

抗性淀粉（RS）与肠道微生物组之间错综复杂的相互作用主要发生在结肠，结肠是大多数未消化碳水化合物达到代谢目的的地方。

肠道微生物群发酵抗性淀粉

人类结肠内有着丰富多样、复杂的微生物群，对发酵未消化膳食成分，尤其是抗性淀粉，起着至关重要的作用。

抵达结肠后，抗性淀粉将被居住在肠道的微生物群体进行厌氧发酵。这一发酵过程导致了短链脂肪酸的产生，主要是乙酸、丙酸和丁酸，以及氢气、甲烷和二氧化碳等气体。

在短链脂肪酸中，丁酸在结肠健康中发挥着关键作用。作为结肠细胞的主要能源来源，丁酸还具有抗炎性能，加强结肠防御屏障，并潜在降低结肠癌的风险。此外，短链脂肪酸通过调节肠道pH值，有利于有益菌的生长，同时抑制致病菌株的增殖。

doi.org/10.1016/j.fochx.2024.101118

选择性发酵：抗性淀粉增多→有益菌随之增加

抗性淀粉发酵的另一个有趣的方面是其选择性。并非所有肠道微生物都能够有效发酵抗性淀粉；特定菌群，特别是来自拟杆菌门和厚壁菌门的细菌群，是主要的抗性淀粉发酵者。

这种选择性发酵会导致肠道微生物组成的变化。持续的抗性淀粉摄入可以促进这些抗性淀粉发酵细菌的增殖，使肠道富含有益微生物，进一步提高发酵效率和短链脂肪酸的产生。因此，抗性淀粉和肠道微生物群之间的动态相互作用有望进行有针对性的干预，有可能通过饮食策略调节肠道微生物组成和活性。

抗性淀粉为微生物发酵提供了底物，作为回报，肠道微生物会产生有益于宿主健康的代谢物。

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抗性淀粉发酵中的关键微生物群

前面我们了解了结肠中抗性淀粉发酵的机制，这里了解这一过程中的关键微生物参与者也很重要。

拟杆菌门

积极参与抗性淀粉发酵的主要群体属于拟杆菌门，尤其是拟杆菌属，拟杆菌的代谢能力使它们能够在各种复杂的碳水化合物中茁壮成长，包括抗性淀粉。它们的酶库有助于将抗性淀粉分解成更简单的单元，然后发酵以产生短链脂肪酸。

厚壁菌门

抗性淀粉发酵的另一个重要贡献者是厚壁菌门，尤其是瘤胃球菌属，瘤胃球菌是这一领域的关键物种，因其在启动抗性淀粉降解方面的无与伦比的效率。瘤胃球菌（R. bromii）进行的初步降解使抗性淀粉更易于其他微生物群进一步发酵。考虑到在摄入富含抗性淀粉饮食的个体中的统治地位，其重要性变得明显。此外，瘤胃球菌的丰度较高与改善的肠道健康状况相关，表明其潜在的保护作用。

放线菌门

虽然拟杆菌门和厚壁菌门脱颖而出，但另一个门放线菌门通过双歧杆菌属促进抗性淀粉发酵。双歧杆菌是备受推崇的益生菌，已知具有无数的健康益处。在抗性淀粉的背景下，双歧杆菌发酵它以产生短链脂肪酸，从而降低肠道 pH 值，从而创造不利于病原菌的环境。此外，抗性淀粉的双歧杆菌效应，即补充抗性淀粉导致双歧杆菌增加，已在各种研究中得到充分证明。

产甲烷古细菌

古菌，特别是产甲烷的Methanobrevibacter smithii，在抗性淀粉发酵领域也发挥作用。

M. smithii消耗其他微生物在抗性淀粉发酵过程中产生的氢气，将其转化为甲烷。这种氢气的去除至关重要，因为它防止了结肠中氢气的积累，否则可能会阻碍发酵过程。因此，M. smithii通过维持其他发酵者的适宜环境，间接支持抗性淀粉发酵过。

总而言之，结肠中的抗性淀粉发酵并不是归因于单个微生物分类群的孤立过程。这是一项涉及多个微生物群体的协同合作，每个微生物群体都为该过程及其健康益处做出了独特的贡献。

只有少数菌群如瘤胃球菌和青春双歧杆菌能够利用淀粉，这些细菌本身并不直接产生丁酸盐，而是依靠与其他肠道细菌的交叉喂养相互作用来产生丁酸盐。

他们的集体行动强调了肠道是一个代谢“器官”的概念，其中饮食成分，主要是抗性淀粉，以协调的方式代谢。

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肠道菌群协同酶利用抗性淀粉

丁酸梭菌（Clostridium butyricum）是一种降解抗性淀粉的菌，能够在多种类型和来源的抗性淀粉上生长，在这个过程中产生大量的丁酸盐。它通过使用一种酶系统来实现这一点，该酶系统虽然是迄今为止在能够降解抗性淀粉的细菌中发现的最简单的酶系统，但在抗性淀粉的消化过程中表现出高度的协同作用和功能多样性。在一个生物体中，消化抗性淀粉和丁酸生产的结合有可能绕过交叉喂养网络的复杂性，而交叉喂养网络通常是抗性淀粉消耗过程中生产丁酸所必需的。

这种独特的性状组合表明，它可能作为一种与抗性淀粉协同使用的菌株，促进更广泛的丁酸反应，从而为更多人群解锁这种益生元的健康益处。

doi.org/10.1016/j.jff.2022.105094

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影响抗性淀粉-微生物组相互作用的因素

我们了解到肠道微生物群领域及其与抗性淀粉的错综复杂互动是广阔而多层次的。抗性淀粉可以影响肠道微生物群的组成和功能，但同样明显的是，这些影响的程度和性质受到各种因素的调节。揭示这些因素可以增进我们对肠道健康复杂性的理解，并帮助更有效地定制膳食和治疗干预措施。

个体肠道微生物群的基线组成

一个主要决定因素是个体肠道微生物群的基线组成。每个人的肠道微生物群具有独特的特征，受到遗传、早期生活暴露、抗生素和饮食模式等因素的影响。引入膳食时，抗性淀粉可能会因个体肠道微生物的起始点而在个体之间产生不同效应。例如，基线拟杆菌水平较低的个体，在摄入抗性淀粉后，可能会比那些已经拥有更高丰度的个体出现这些细菌增加更显著。

不同类型的抗性淀粉会被特定菌群优先代谢

消费的抗性淀粉类型是另一个重要因素。根据其物理化学性质和来源，抗性淀粉有多种类型：RS1、RS2、RS3、RS4。每种类型可能会被特定微生物类群优先代谢。例如，瘤胃球菌对高直链淀粉玉米中的RS2表现出明显的偏好，而某些拟杆菌物种可能更青睐来自逆行淀粉的RS3。因此，膳食中包含的抗性淀粉类型可以引导微生物群变化的轨迹。

其他营养素的影响

抗性淀粉消费的膳食背景也不容忽视。其他膳食纤维、蛋白质、脂肪和微量营养素的存在可以影响抗性淀粉的可获得性和发酵性。例如，富含可溶性纤维的饮食可能通过促进有益菌（如乳杆菌）的生长来放大抗性淀粉的益生效应。相反，富含蛋白质的饮食可能会使一些结肠细菌转向蛋白质发酵，产生像氨之类的潜在有害化合物。

抗性淀粉摄入的持续时间

抗性淀粉摄入的持续时间也起着关键作用。初始引入抗性淀粉可能会导致微生物群组成的快速变化。然而，随着摄入时间的延长，微生物群可能会稳定下来，表明适应性。长期摄入抗性淀粉可以导致更具弹性和多样化的微生物群，这些微生物群更能抵抗干扰和潜在的菌群失调。

其他宿主相关因素

最后，宿主相关因素，如年龄、健康状况和遗传，调节着抗性淀粉与微生物群的相互作用。与微生物群的年龄相关变化、肠道传输时间的差异和酶活性可能会影响抗性淀粉在肠道中的发酵。同样，患有肠道紊乱症状如肠易激综合征（IBS）或炎症性肠病（IBD）的个体可能对抗性淀粉有不同反应，鉴于这些情况下肠道环境和微生物群的组成发生了改变。

总之，抗性淀粉与肠道微生物群之间的互动是一个受多种因素影响的动态过程。认识和理解这些因素对于个性化营养策略旨在利用抗性淀粉的肠道健康益处是至关重要的。这些见解呼唤着在营养和肠道健康领域采取更个性化的方法，更胜于一刀切的建议。

03
抗性淀粉对肠道健康和完整性的影响

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抗性淀粉和肠道屏障功能

抗性淀粉已成为膳食的关键成分，其影响远远超出了其营养价值。抗性淀粉最重要的作用之一在于它能够维持肠道的屏障功能。这种错综复杂的粘膜细胞和细胞间连接是我们全身健康的关键，可防止病原体入侵并维持代谢平衡。鉴于肠道相关疾病的负担不断加重，了解抗性淀粉如何影响这一屏障可以为疾病预防和治疗干预提供关键的见解。

肠道屏障是一个动态和反应灵敏的系统，而不是一个静态的实体。在其核心，上皮细胞形成前线，作为对管腔环境的主要防御。

抗性淀粉促进粘蛋白分泌

抗性淀粉通过支持细胞更新和促进粘蛋白的分泌来增强上皮屏障，粘蛋白是一种糖蛋白，可润滑和保护上皮表面免受潜在病原体和研磨性食物颗粒的侵害。粘蛋白层不仅形成保护毯，还为共生细菌提供栖息地，有助于宿主和微生物群之间的双向关系。

抗性淀粉正向调节紧密连接蛋白

紧密连接蛋白，结合上皮细胞的微观结构，对于维持屏障完整性至关重要。这些蛋白质决定了屏障的渗透性，决定了哪些物质被允许通过，哪些物质仍然被排除在外。在“肠漏”的情况下，这些蛋白质会受到损害，导致肠道通透性增加。这种情况会允许不需要的物质（包括病原体和毒素）进入血液，引发全身炎症。研究表明，抗性淀粉正向调节这些蛋白质。抗性淀粉发酵产生短链脂肪酸，特别是丁酸盐，在上调紧密连接蛋白的表达、强化肠道屏障方面发挥作用。

抗性淀粉间接影响局部免疫反应

驻留在肠道粘膜内的免疫细胞为屏障的防御机制增加了另一层。在这里，抗性淀粉展示了其免疫调节能力。通过改变肠道微生物群组成，抗性淀粉间接影响局部免疫反应。它促进有益细菌的生长，进而与免疫细胞相互作用，指导它们的功能。这种串扰确保了潜在病原体的迅速消除，同时保持了对膳食抗原和共生微生物的耐受性。

抗性淀粉通过神经，免疫，血管等相互作用，间接提供保护

除了这些直接影响外，抗性淀粉诱导的肠道微生物群变化也会影响肠脑轴。肠道和中枢神经系统之间的这种双向沟通渠道对整体健康至关重要。肠道屏障功能的破坏与神经系统疾病有关，强调了抗性淀粉等膳食成分在神经保护中的重要性。

此外，肠道内的血管结构，包括血液和淋巴管，在屏障功能中发挥作用。它们确保营养吸收和免疫细胞运输。抗性淀粉通过其代谢物调节血管内皮屏障，优化营养吸收并确保有效的免疫监测。

总之，抗性淀粉与肠道屏障的细胞、免疫和血管成分错综复杂的相互作用，为应对环境挑战提供了强大的防御能力。拥抱抗性淀粉的治疗潜力可以重新定义面向胃肠道健康及其他方面的策略。

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抗性淀粉调节肠道炎症

炎症是免疫系统对病原体、伤害或有害刺激发起的保护性反应，当放松管制时，可能会成为一把双刃剑。特别是在肠道内，持续的炎症会加剧从炎症性肠病发展到结直肠癌等多种疾病。人们的注意力已经转向可以调节炎症的饮食成分，其中抗性淀粉已成为一个至关重要的参与者。

抗性淀粉促进抗炎短链脂肪酸 (丁酸盐) 产生

与其他淀粉不同，抗性淀粉在小肠中抵抗消化，基本完好无损地到达结肠。一旦进入结肠，抗性淀粉就会充当某些有益肠道细菌的底物，导致短链脂肪酸的产生，主要是乙酸盐、丙酸盐和丁酸盐。值得注意的是，丁酸盐因其显着的抗炎作用而得到认可。丁酸盐通过抑制促炎细胞因子的产生来发挥作用，例如TNF-α和IL-6，它们在炎症传播中起着核心作用。

抗性淀粉影响免疫细胞分化

抗性淀粉发酵和随后的短链脂肪酸产生已被证明会影响免疫细胞分化，尤其是调节性 T 细胞（Tregs）。这些细胞在维持肠道免疫稳态方面起着不可或缺的作用。Tregs数量的增加与炎症减少有关，这证明了它们抑制异常免疫反应的能力。短链脂肪酸，特别是丙酸盐，影响幼稚T细胞分化为Tregs，确保肠道内平衡的免疫反应。

抗性淀粉影响肠道神经系统

肠道神经系统功能微妙，确保肠道蠕动和分泌，同时与免疫系统密切相互作用。肠道神经系统的破坏会导致肠道运动障碍，从而为细菌过度生长和炎症创造有利的环境。抗性淀粉通过其代谢物，尤其是丁酸盐，影响肠道神经系统功能。它有助于维持肠道神经元的健康和功能，随后促进肠道的定期肌肉收缩，最大限度地减少细菌停滞和炎症的机会。

抗性淀粉维持平衡的肠道pH值

此外，抗性淀粉可以通过调节肠道的 pH 值来影响肠道炎症。抗性淀粉发酵产生的短链脂肪酸导致结肠中的微酸性环境。这种酸度阻止了病原菌的生长，同时促进了有益共生细菌的增殖。这两个细菌群之间的平衡对于维持肠道健康至关重要，任何向致病性优势的转变，称为生态失调，都可能引发炎症。通过维持酸性 pH 值，抗性淀粉间接阻止炎症的发生和发展。

总之，抗性淀粉在调节肠道炎症中的复杂作用揭示了其潜在的治疗应用。它能够改变微生物组成，促进抗炎短链脂肪酸的产生，影响免疫细胞分化，并维持平衡的肠道pH值，这表明其在确保肠道稳态方面的多方面方法。随着肠道相关炎症的患病率不断上升，利用抗性淀粉的益处可以为提供预防和治疗潜力的新型饮食干预铺平道路。

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抗性淀粉与免疫系统的相互作用

肠道和免疫系统之间的界面是人体内最具活力的相互作用之一。我们整个免疫系统的近70%都存在于肠道内，随时准备对来自食物和病原体的各种抗原做出反应。正是在这种背景下，抗性淀粉等膳食成分占据了中心位置。抗性淀粉不仅仅是消化过程中的旁观者，它还以多种方式塑造和影响肠道的免疫反应。

抗性淀粉发酵产物，减少促炎细胞因子

抗性淀粉天然抵抗上消化道的消化，到达结肠基本保持不变。在结肠中，抗性淀粉由特定菌群发酵，导致短链脂肪酸的产生增加，主要是乙酸盐、丙酸盐和丁酸盐。除了作为结肠细胞的能量底物外，这些短链脂肪酸还调节各种免疫细胞功能。例如，短链脂肪酸可以降低炎性细胞因子的表达并增加抗炎介质，从而有效地抑制过度的免疫反应。特别是丁酸盐对中性粒细胞功能具有深远的影响，并减少炎症介质如TNF-α和IL-6的产生。

肠道相关淋巴组织 （GALT） 是免疫系统不可或缺的一部分，在维持肠道稳态方面起着至关重要的作用。在 GALT 内，树突状细胞不断对肠道的管腔内容物进行采样。这些细胞在遇到细菌代谢物（如抗性淀粉发酵产生的短链脂肪酸）时，其活性受到调节，导致调节性T细胞的产生增加，这些T细胞在控制炎症和自身免疫方面起着关键作用。此外，已经注意到短链脂肪酸对巨噬细胞的直接影响，观察到抗炎细胞因子产生增加和促炎细胞因子产生减少。

抗性淀粉增强屏障功能，减少LPS易位

抗性淀粉发酵产物会影响肠道屏障的完整性。维持肠上皮层连续性的紧密连接蛋白被短链脂肪酸上调，从而增强屏障功能，并减少细菌内毒素如脂多糖（LPS）进入体循环的易位。LPS易位减少导致内毒素血症相关免疫激活减少，有益于整体健康。

抗性淀粉促进有益菌生长，IgA升高

抗性淀粉作为一种益生元，选择性地滋养有益菌，进而积极调节免疫反应。例如，双歧杆菌和乳酸杆菌等有益细菌的富集通常与抗性淀粉消耗有关，与免疫球蛋白 A（IgA）的产生增强有关，IgA是粘膜防御中的一抗。升高的IgA水平在中和病原体和维持粘膜稳态方面起着关键作用。

从本质上讲，抗性淀粉与免疫系统之间的相互作用强调了饮食、微生物群和免疫力之间复杂的相互作用。通过其发酵产物和肠道微生物群的调节，抗性淀粉有可能成为调节免疫反应和维持肠道健康的重要膳食成分。它带来了全身益处，并为免疫调节的饮食策略开辟了途径。

04
抗性淀粉在其他疾病防控中的作用

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代谢综合征

抗性淀粉越来越被认为是一种重要的膳食成分，不仅因为它对肠道健康的直接影响，还因为它更广泛的代谢影响，特别是与代谢综合征有关。代谢综合征是一组疾病，包括血压升高、高血糖、腰部脂肪过多以及胆固醇或甘油三酯水平异常，会增加患心脏病、中风和糖尿病的风险。抗性淀粉减轻代谢综合征方面的潜力主要归因于其肠道微生物群发酵产物，如乙酸盐、丙酸盐和丁酸盐。

尤其是丁酸盐，在维持肠道屏障完整性方面发挥着重要作用，并具有抗炎特性，这对于对抗与代谢综合征相关的炎症过程至关重要。丁酸盐还通过增强结肠中的能量消耗和脂肪氧化，与改善胰岛素敏感性有关，胰岛素敏感性是代谢综合征的关键因素。此外，丙酸盐具有糖异生作用，有可能调节血糖水平，这对患有或有2型糖尿病风险的人至关重要。

此外，抗性淀粉在食欲调节中的作用也值得一提。随着短链脂肪酸的产生，它们会刺激厌食激素的释放，如肽YY（PYY）和胰高血糖素样肽-1（GLP-1），从而增加饱腹感并减少卡路里摄入量。这种食欲调节作用，加上对血脂和血压的潜在益处，使抗性淀粉消费成为预防或管理代谢综合征的有前途的策略。

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体重管理和肥胖

体重管理和肥胖的全球挑战与饮食成分及其代谢结果有着内在的联系。肥胖的增加伴随着 2 型糖尿病、心血管疾病和几种癌症风险的增加，使其成为最重要的健康问题。从这个角度来看，抗性淀粉不仅作为一种膳食纤维脱颖而出，而且作为对抗肥胖症的潜在变革性膳食成分脱颖而出。

一些研究表明，抗性淀粉可能对体重管理有直接影响。一个主要机制是食物的热效应，这是消化和加工食物时消耗的能量的量度。抗性淀粉对立即消化具有抵抗力，往往会增加这种热效应，导致在大肠发酵过程中消耗更高的能量。这不仅有助于负能量平衡，还会影响脂肪储存并增强脂肪氧化，这对体重管理至关重要。此外，如前几节所述，抗性淀粉发酵导致短链脂肪酸的产生，短链脂肪酸通过释放 PYY 和 GLP-1 等激素在控制食欲方面发挥积极作用。调节食欲等同于减少热量摄入，这是体重管理的一个重要方面。

此外，抗性淀粉与改善肠道健康有关，这对肥胖有间接影响。健康的肠道生物群与更瘦的表型有关。当肠道微生物群发酵抗性淀粉时，它会导致微生物组成的变化，有利于与肥胖呈负相关的有益菌。

近日，一项针对 37 名超重或肥胖参与者的随机安慰剂对照交叉设计试验(ChiCTR-TTRCC-13003333) 中，研究人员测试了抗性淀粉作为膳食补充剂是否会影响肥胖相关的结果。

研究表明补充抗性淀粉 8 周有助于实现体重减轻（平均 -2.8 公斤）并改善体重超重个体的胰岛素抵抗。

补充青春双歧杆菌（一种与减轻研究参与者肥胖显著相关的物种）可以保护雄性小鼠免受饮食引起的肥胖。从机制上讲，抗性淀粉诱导的肠道微生物群变化会改变胆汁酸分布，通过恢复肠道屏障来减少炎症，并通过调节ANGPTL4抑制脂质吸收，提高脂肪组织对FGF21的敏感性。

次级胆汁酸，例如甘氨脱氧胆酸、脱氧胆酸、甘氨胆酸和牛磺脱氧胆酸，对于提高胰岛素敏感性和改善肝脂肪变性具有重要作用。胆盐水解酶负责次级胆汁酸的去偶联。补充抗性淀粉降低了胆盐水解酶的产生，增加了次级胆汁酸的水平。

抗性淀粉至少可以部分通过青春双歧杆菌促进体重减轻，并且肠道微生物群对于抗性淀粉的作用至关重要。

因此，持续食用富含抗性淀粉的食物可能会导致肠道环境不太容易使体重增加和肥胖。

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糖尿病和血糖控制

糖尿病是一种以慢性高血糖为特征的代谢紊乱，是一个不断升级的全球健康问题，具有从个人健康恶化到国家经济负担的多方面影响。鉴于发病率不断上升，迫切需要饮食干预来缓解或可能逆转这种疾病的进展。抗性淀粉是一种引人注目的膳食成分，其多种代谢影响与糖尿病管理和血糖控制有关。

糖尿病管理的核心是调节餐后血糖和胰岛素反应。摄入抗性淀粉似乎有利地调节这些反应。与快速消化的淀粉不同，抗性淀粉不会直接导致餐后血糖峰值，因为它绕过了小肠的消化，它在大肠中的发酵会产生短链脂肪酸。特别是，丙酸盐可促进肝脏葡萄糖产生调节，降低餐后葡萄糖偏移的风险。此外，丁酸盐在促进胰高血糖素样肽-1（GLP-1）分泌中的作用。

注：GLP-1是一种增强胰岛素分泌和减少胰高血糖素释放的激素，协调血糖水平。

此外，长期服用抗性淀粉与提高胰岛素敏感性有关，这是 2 型糖尿病发病机制的关键因素。研究表明，食用富含抗性淀粉的饮食的胰岛素抵抗个体表现出胰岛素敏感性的显著改善。这种改善被认为与短链脂肪酸的抗炎特性有关，尤其是丁酸盐，以及它在减少氧化应激中的作用，氧化应激有助于胰岛素抵抗。此外，抗性淀粉培养有益肠道微生物群组成的能力对代谢健康有间接影响，进一步强调了其在糖尿病管理中的潜在作用。

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高血脂

莲子抗性淀粉抑制高脂血症大鼠中下列菌群的生长：

• Romboutsia
• Bacillus
• Blautia
• norank_f__Muribaculaceae
• norank_f__Eubacteria_coprostanoligenes_group

莲子抗性淀粉促进初级胆汁酸(CA、CDCA 、β-MCA)和次级胆汁酸(LCA、UDCA)的产生，降低高脂血症中TCA、DeHydro-LCA、isoLCA、LCA-3-S、THDCA的含量。

Blautia、norank_f__Muribaculaceae、norank_f__Eubacteria_coprostanoligenes_group与 DeHydro-LCA、isoLCA、TCA、LCA-3-S、 TCHO、TG和 LDL-C呈正相关。

莲子抗性淀粉通过调节肠道菌群并加速肝脏中胆固醇分解为胆汁酸来改善血脂水平。

doi.org/10.1016/j.foodchem.2022.134599

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神经认知

认知能力下降是衰老的常见后果。缺乏纤维和高饱和脂肪的饮食模式会引发促炎症途径和代谢功能障碍，从而加剧认知障碍。新的证据强调了富含纤维的饮食对神经认知的益处以及肠道-微生物-大脑信号传导的关键作用。

经过为期20周的饮食方案，包括含有5%重量比来自芸豆(PTB)、黑眼豆(BEP)、扁豆(LEN)、鹰嘴豆(CKP)或菊糖纤维(INU)的抗性淀粉的西式饮食(实验组)，与不含抗性淀粉的西式饮食(对照组)，发现抗性淀粉特别是来自扁豆的抗性淀粉，可以改善西式饮食引起的认知障碍。

从机理上看，抗性淀粉通过改善肠道菌群-代谢组，包括增加短链脂肪酸和降低支链氨基酸水平，从而改善神经认知功能评估。这种肠道菌群-代谢物-大脑信号级联抑制了神经炎症、细胞衰老和血清瘦素/胰岛素水平，同时通过改善肝功能增强脂质代谢。总的来说，数据证明了抗性淀粉的益生菌效应可通过调节肠-脑轴改善神经认知功能。

doi.org/10.3389/fnut.2024.1322201

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溃疡性结肠炎

溃疡性结肠炎是一种复杂的炎症性疾病，发病率不断上升。一项研究通过酶法分离方法从紫甘薯中获得抗性淀粉(PSPRS)。然后，研究了PSPRS的结构特性及其对葡聚糖硫酸钠诱导的结肠炎的保护功能。

结构表征结果表明，PSPRS的结晶度从C_A型转变为A型，并且在酶水解过程中层状结构被完全破坏。与结肠炎小鼠相比，PSPRS给药以剂量依赖性方式显著改善病理表型和结肠炎症。

ELISA 结果表明，给予PSPRS的结肠炎小鼠表现出较高的 IL-10 和 IgA 水平，但较低的 TNF-α、IL-1β 和 IL-6 水平。同时，高剂量（300 mg/kg）的PSPRS显著增加了乙酸盐、丙酸盐和丁酸盐的产生。

16S rDNA高通量测序结果显示，PSPRS治疗组中厚壁菌门与拟杆菌门的比例以及潜在益生菌水平显著增加，如乳杆菌、Alloprevotella, 毛螺菌科_NK4A136_组、双歧杆菌。同时，高剂量 PSPRS 显著抑制了拟杆菌属、葡萄球菌属和阿克曼氏菌等有害细菌 (p < 0.05)。因此，PSPRS有潜力成为促进肠道健康、缓解溃疡性结肠炎的功能食品。

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慢性肾病

慢性肾病是与心血管疾病、发病率和死亡率风险增加相关的主要健康问题。最近的研究表明，慢性肾病的进展可能与肠道菌群的变化有关。抗性淀粉是一种膳食纤维，可以作为微生物发酵的底物。一些研究发现补充抗性淀粉可以改善慢性肾病患者的肠道菌群紊乱。

在 2022 年随机对照试验的荟萃分析中，发现补充抗性淀粉可以降低患有透析患者血液中硫酸吲哚酚、磷、IL-6和尿酸的水平。

抗性淀粉还对肠道环境产生有益影响，包括增加Ruminococcus bromide。

Ruminococcus brucei是厚壁菌门的主要成员之一，是一种主要的抗性淀粉发酵菌株。通过其针对抗性淀粉的特殊活性，Ruminococcus brucei从淀粉中释放能量以逃避宿主酶的消化。此外，摄入富含抗性淀粉的食物可以增加肠道短链脂肪酸水平，调节微生物代谢物，并改善葡萄糖稳态和胰岛素敏感性。

通过摄入抗性淀粉，胆固醇和甘油三酯降低，胰岛素敏感性提高，可以大大降低代谢综合征的发生率。慢性肾病患者也可能受益于更好的葡萄糖代谢、血脂水平和更好的体重管理。

05
如何补充抗性淀粉？注意事项

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富含抗性淀粉的食物：益处和注意事项

近年来，富含抗性淀粉（RS）的食物因其多方面的健康益处而受到越来越多的关注，从肠道健康到调节全身新陈代谢。

益处

作为一种必需的膳食成分，抗性淀粉与典型的淀粉不同，主要是由于其对小肠消化的抵抗力，它基本上完好无损地到达大肠，在那里它作为微生物发酵的底物，产生有益的代谢物，如短链脂肪酸。

抗性淀粉中天然丰富的食物包括青香蕉、豆类、全谷物和某些类型的煮熟然后冷却的食物，如土豆和米饭。食用此类食物的好处之一是它们有可能增强血糖控制。富含抗性淀粉的食物具有较低的升糖指数，转化为较慢的餐后血糖升高。这一特性对患有糖尿病等代谢紊乱的人特别有益。此外，抗性淀粉发酵产生的短链脂肪酸，特别是丁酸盐，丁酸盐是结肠细胞的主要能量来源，并具有抗炎特性，使其对结肠健康不可或缺。

注意事项

抗性淀粉摄入量的快速和大量增加会导致胃肠道不适，包括腹胀、胀气和排便习惯改变。通常建议逐渐将富含抗性淀粉的食物引入饮食中，以使肠道微生物群有时间适应。此外，患有某些健康状况的人，例如患有肠易激综合征（IBS）或特定碳水化合物不耐受的人，应谨慎对待富含抗性淀粉的食物，并在专业指导下。抗性淀粉的发酵有时会加剧这些人的症状。

总之，虽然富含抗性淀粉的食物具有许多健康益处，尤其是在肠道健康和代谢调节方面，但个人应注意摄入饮食中的抗性淀粉的来源和数量。

最好取得平衡：优化健康益处，同时最大限度地减少潜在的不利影响。

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抗性淀粉与饮食模式

抗性淀粉的作用超越了其个人益处，使其成为各种饮食模式和制度的关键成分。

地中海饮食

例如，当考虑因其保护心脏的益处而广受赞誉的地中海饮食时，我们发现豆类，抗性淀粉的天然来源，是其成分的基石。经常食用豆类，其丰富的抗性淀粉含量不仅有助于增强肠道健康，还有助于与这种饮食模式相关的心脏保护作用，因为抗性淀粉具有调节餐后血糖反应的潜力。

旧石器饮食

旧石器时代的饮食，俗称旧石器饮食，是另一个有趣的领域，其中抗性淀粉找到了相关性。对旧石器饮食的当代解释集中在块茎和某些根的消费上，当通过特定方法制备时，例如烹饪后冷却，这些根会富含抗性淀粉。这证实了我们的祖先可能已经消耗了大量的抗性淀粉，为他们的肠道微生物群提供了可发酵的底物。从理论上讲，肠道微生物与其宿主之间的共生关系已经共同进化了数千年，而抗性淀粉可能是推动这一进化过程的关键饮食元素。

低碳和生酮饮食

低碳水化合物和生酮饮食，在减肥和代谢健康方面很受欢迎，通常会限制淀粉的摄入。然而，将抗性淀粉整合到这些饮食中可以提供明显的优势。由于抗性淀粉不表现出与普通淀粉相同的消化率，因此它的加入不会显著提高血糖水平。这意味着这种饮食的人可以获得抗性淀粉的好处，例如增强肠道健康和饱腹感，而不会影响酮症或低碳水化合物方案的状态。从根本上说，抗性淀粉允许当代饮食方法之间的共生关系，重点是减肥或代谢益处，以及滋养肠道微生物群的古老进化重要性。

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抗性淀粉摄入和膳食整合的实用建议

将抗性淀粉纳入饮食中不仅要承认其生理益处，还要了解其最佳摄入量并融入各种饮食中，以最大限度地发挥其潜力。随着越来越多的证据描绘抗性淀粉的多方面优势，从调节肠道微生物群到调节血糖水平，向更广泛的公众提供可操作的指南变得至关重要。

循序渐进

首先，身体可能需要一些时间来适应饮食中添加抗性淀粉。因此，需要循序渐进逐步添加。

添加少量抗性淀粉。例如，早餐中加入一根绿色香蕉，午餐中加入四分之一杯扁豆。

食物中获取

最好从食物中获取抗性淀粉，常见的食物补充包括：青香蕉、豆类（豌豆、扁豆）、全谷物（燕麦和大麦）、煮熟并冷却的米饭。

注：增加纤维摄入量时，要慢慢喝大量的水，以减少胃肠道副作用。

补充剂

补充性抗性淀粉通常以粉末形式服用，可混合到食品或饮料。如绿色香蕉粉、木薯粉等。

烹饪，可进一步提高抗性淀粉的含量

必须认识到并非所有抗性淀粉来源都是一样的。虽然豆类、全谷物和某些块茎天然富含抗性淀粉，但烹饪方法可以进一步调节其抗性淀粉含量。例如，烹饪然后冷却土豆或米饭等淀粉类食物可以增加其抗性淀粉含量，提供了一种直接的策略来提高饮食中的抗性淀粉水平，而无需任何剧烈变化。

抗性淀粉的推荐每日摄入量通常在 15-30 克之间。这可以通过多样化的饮食来实现，包括冷意大利面沙拉、隔夜燕麦或豆类菜肴等食物。

考虑个人的消化耐受性的重要性

抗性淀粉摄入量的突然激增会导致一些人的胃肠道不适。因此，谨慎的做法是在几周内逐渐增加抗性淀粉的摄入量，让肠道进行调整。此外，将富含抗性淀粉的食物与益生菌食物（如酸奶或开菲尔）相结合，可以产生协同效应，为有益的肠道细菌茁壮成长营造一个好的环境。与任何饮食改变一样，应根据个人口味、健康状况和饮食习惯定制抗性淀粉，确保方法既平衡又可持续。

06
结 语

抗性淀粉作为益生元可以调节肠道微生物群，对于肠道菌群失调相关的许多疾病包括炎症性肠病、肠易激综合征、结直肠癌等具有重要意义，为这些疾病辅助治疗的潜在用途奠定了基础。

抗性淀粉的另一个治疗意义在于其抗炎特性。慢性炎症在心血管疾病、2型糖尿病和某些癌症等多种疾病的发病和进展中发挥着关键作用。肠道微生物群发酵抗性淀粉会产生短链脂肪酸，尤其是具有抗炎作用的丁酸，可以抑制促炎细胞因子，使抗性淀粉成为减轻炎症引起的疾病的潜在候选者。

抗性淀粉也有望成为对抗肥胖和相关并发症的饮食策略。鉴于其调节饱腹感、提高胰岛素敏感性和调节脂质代谢的能力，抗性淀粉可以作为代谢综合征和相关病症的辅助或预防措施。例如，将抗性淀粉纳入饮食中可以改善糖耐量受损个体的餐后葡萄糖反应，强调其潜在的治疗相关性。

抗性淀粉在个性化营养方面的潜力也不容忽视，但仍需谨慎对待。剂量、持续时间和个体差异在决定抗性淀粉在任何治疗应用中的功效方面发挥着关键作用。

个体对抗性淀粉的反应可能存在很大差异。年龄、遗传、肠道微生物群组成和整体健康状况等因素会影响人们处理抗性淀粉摄入及益处。例如，摄入相同量抗性淀粉的两个人可能会表现出不同的餐后葡萄糖反应或结肠中不同的短链脂肪酸产生情况。此外，肠道微生物群将抗性淀粉发酵成有益代谢物的能力在个体之间可能有所不同，特别是在微生物群多样性高的人和微生物群较少的人之间差异较大。

这种个体差异突出了个性化营养方法的必要性。与其采取一刀切的抗性淀粉摄入建议，不如根据个人独特的代谢和菌群特征来定制饮食建议。随着深入探索个性化医疗时代，整合肠道菌群数据或许能为优化个人抗性淀粉摄入、获得健康效益提供更精准的建议。

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Kadyan S, Park G, Hochuli N, Miller K, Wang B, Nagpal R. Resistant starches from dietary pulses improve neurocognitive health via gut-microbiome-brain axis in aged mice. Front Nutr. 2024 Jan 24;11:1322201.

Pickens TL, Cockburn DW. Clostridium butyricum Prazmowski can degrade and utilize resistant starch via a set of synergistically acting enzymes. mSphere. 2024 Jan 30;9(1):e0056623. 

全面解析各类营养物质在炎症中的作用

谷禾健康

日常感觉疲劳，精力不好，稍微不注意就容易腹泻便秘，一不小心就感冒，更可怕的是，无论使尽各种方法依然减不下去的体重……

有以上状况的小伙伴注意，可能是慢性炎症在体内作怪。炎症是我们免疫系统的自然反应，也就是说身体和病原体斗争，试图自愈的过程。

根据时间和病理特征，炎症可以是急性和慢性的。

急性炎症中的主要免疫反应

急性炎症来势汹汹，通常持续时间很短(几分钟到几天)，包括淋巴细胞/嗜中性粒细胞和巨噬细胞迁移到炎症部位，刺激促炎细胞因子的释放【如：肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白细胞介素6 (IL-6)、高运动性蛋白B1(HMGB-1)】，以及细胞聚集，酶分解等。

NOD样受体(NLRs)（如NLRP3、NLRP1和NLRC4）的激活导致高度调节的蛋白复合物（称为炎症小体）的募集，其激活启动下游炎症细胞因子的产生，主要是白细胞介素1β(IL-1β)和白细胞介素18 (IL-18)对细胞应激的反应。

其他中介包括趋化因子、脂质介质、急性期蛋白如C-反应蛋白(CRP)、转录因子包括核因子κB(NF-κB)和主要免疫细胞类型。

然而，急性炎症如果不受控制，则可能发展为永久性疾病，导致组织损伤、血流动力学改变和器官衰竭。

慢性炎症与疾病的关联

慢性炎症就像温水煮青蛙，带来的损害缓慢，但是持久。事实上，慢性炎症与肥胖等非传染性疾病和相关的共病的发生有关。在这方面，肥胖导致脂肪细胞中的异常脂肪积累、免疫细胞浸润和促炎环境，从而破坏胰岛素信号级联诱导胰岛素抵抗。

炎症和氧化应激相互作用对于理解肥胖症的生理病理学至关重要，包括内质网功能受损、脂肪组织缺氧、线粒体改变和活性氧过度产生。

肠道微生物群与肥胖相关的低度炎症的发展有关，包括脂多糖易位和toll样受体4（TLR-4）结合，从而引发血液内毒素血症。

由此产生的未解决的免疫激活不仅影响局部组织，还影响全身生理学，即所谓的代谢性炎症。

本文讨论了不同营养因素对炎症的影响和最终调节，包括特定营养素（碳水化合物类型、蛋白质来源、结构脂肪酸、矿物质、微量元素）和生物活性化合物（多酚）；饮食模式（即西方、地中海和北欧饮食）；治疗性饮食（DASH饮食）；常见烹饪原料（调味品和草药）等。

与人类炎症结果相关的营养因素

了解日常饮食中的营养物质对炎症的影响和调节，可以帮助我们在日常饮食中有意识地进行相应调整，从而更好地改善健康状况。

01
微量营养素

维生素

纵向和观察性研究表明，膳食维生素摄入量与炎症特征之间存在一些关联。

例如，维生素C和E或胡萝卜素的摄入与血清CRP浓度的概率成反比 > 美国成年人服用3 mg/L。

在横断面KORA研究中，剂量-反应分析显示，经常摄入超过78毫克维生素E/天的参与者的血清CRP水平比未接触任何额外维生素E来源的受试者低22%。

摄入含有维生素E和C以及B族复合维生素（B1、B2、B3、B5、B6、B9和B12）的膳食补充剂与女性血CRP水平降低相关。

饮食维生素K1（叶喹酮）摄入量变化的上三分位受试者（随访1年后）的IL-6和TNF-α血浆浓度比最低三分位组的受试者下降更大。

健康韩国成年人的膳食维生素B5摄入量与血清CRP浓度呈负相关。

消费 > 健康成人每天摄入310毫克的膳食胆碱（通常归入复合维生素B组），血液中CRP、IL-6和TNF-α浓度较低。

系统总结了探索维生素对炎症状态影响的临床试验结果（下表）。一些研究发现，补充维生素后有助于降低炎症。

表 临床试验：维生素和生物活性化合物抗炎作用

doi: 10.1007/s13679-022-00490-0

矿物质和微量元素

矿物质和微量元素对人体的结构、免疫和代谢功能至关重要。

高镁摄入与绝经后妇女体内潜在炎症标志物（CRP、sTNF-R2和IL-6）的血浆浓度降低有关。

在护士健康研究队列中，发现饮食来源的镁摄入量与血浆IL-6呈负相关。

一项嵌套病例对照研究报告，绝经后妇女的饮食锰与血清促炎细胞因子循环水平存在相反的关联。

据报道，淋巴细胞增殖和IL-2R表达的变化是健康男性轻度缺锌的早期标志。

膳食铜摄入量与成人血液CRP浓度直接相关。

反过来，肥胖相关炎症对肠道铁吸收的影响可能会加剧铁缺乏。

还显示了补充某些矿物质对人体抗炎作用的主要结果（下表）。

表 分析某些矿物质抗炎作用的临床试验

doi: 10.1007/s13679-022-00490-0

02
大量营养素

总碳水化合物

膳食碳水化合物对健康的影响取决于数量和质量特征。有趣的是，低碳水化合物饮食（总能量的20%）显著改善了糖尿病患者的亚临床炎症状态（血清IL-1Ra和IL-6水平较低）。

值得注意的是，坚持低碳水化合物饮食（占总能量的35%）可以降低肥胖女性的炎症标记物水平。

此外，低碳水化合物饮食的总体效果良好(≤ 30克/天）。此外，如其他地方报道的那样，与低脂饮食（总能量的24%）相比，极低碳水化合物饮食（占总能量的12%）可减少炎症反应。

血糖生成指数

血糖指数（GI）旨在根据对餐后血糖浓度的影响，从生理学上评估不同食物的碳水化合物质量。

有趣的是，高GI饮食（基于煮熟的意大利面，GI = 35）显著增加了瘦健康受试者单核细胞中NF-κB的激活率。

事实上，在糖尿病患者中，高GI饮食(GI > 70)诱导的负面代谢和炎症反应被低GI饮食(GI < 55)抵消。

此外，DIOGenes试验的结果表明，超重或肥胖受试者在减肥后，低GI碳水化合物（高GI碳水化合物的差异为15分）可以减少通过减肥饮食维持的低度炎症。

纤维

膳食纤维可能对健康有益，涉及一些免疫机制。因此，在糖尿病患者中，纤维摄入量等于或大于15 g/1000 kcal与血液CRP水平降低相关。

一项随机干预试验表明，从天然富含纤维的饮食或从补充剂中摄取纤维（30 g/天）可以显著降低瘦削正常血压参与者的循环CRP水平。

此外，中年成人膳食纤维摄入量（平均16.8克/天）和CRP血清浓度之间存在显著的负线性关系。

扩展阅读：肠道菌群与蛋白质代谢

总脂肪

膳食脂肪在生物体内引发许多基本功能；然而，过度消耗脂肪可能导致肥胖和相关的低度炎症过程。

事实上，临床证据表明，高脂饮食（即接近总能量的75%）会导致循环游离脂肪酸的过度生产和全身炎症。

一直以来，低脂饮食（占能量需求的25%）与糖尿病患者血浆IL-6水平降低相关。

饱和脂肪酸

越来越多的证据表明，膳食饱和脂肪酸（SFA）在肥胖和炎症之间起着重要的联系。

有趣的是，与摄入正常饱和脂肪的受试者相比，摄入超过10%能量作为饱和膳食脂肪的受试验者血清CRP水平升高(< 7%的热量摄入）。

同样，摄入膳食饱和脂肪酸（100毫升饱和脂肪含量为70%的乳脂）导致女性血浆CRP的脂质诱导升高，与肥胖状况无关。

单不饱和脂肪酸

单不饱和脂肪酸（MUFAs）被认为是一种健康的脂肪，油酸（OA）是日常营养中最常见的MUFA。

在这种情况下，一项针对日本人群的横断面流行病学研究报告，油酸摄入量（平均占总能量的6.94%）与血清CRP浓度之间存在显著的负相关。

对于不同剂量的MUFA治疗炎症特征的进一步对照试验是有保证的。

多不饱和脂肪酸

在过去的几年里，大量证据支持多不饱和脂肪酸（PUFAs）在预防心血管疾病和其他炎症性慢性疾病方面的有益作用。

在这种情况下，健康人n-3 PUFA二十碳五烯酸（EPA）和二十二碳六烯酸（DHA）的摄入量与血浆中可溶性TNF受体1和2的水平呈负相关。

此外，总膳食n-3 PUFA与女性CRP和IL-6的血水平呈负相关。

此外，一些临床试验评估了高PUFA饮食处方或通过补充PUFA对炎症结果的影响。例如，鱼油补充（38.2克/天EPA + 90天内的DHA）降低了高血压患者血液中促炎症标记物的水平。

健康的年轻人服用n-3 PUFA（2.5 g/天，2085 mg EPA和348 mg DHA）12周后，血清IL-6水平下降了14%。

在超重成人中，低(1.25 g/天)或高(2.5 g/天)剂量的n-3 PUFA补充4个月可以减少炎症反应(特别是血清IL-6和TNF-α浓度)。

反式脂肪酸

反式脂肪酸（TFA）主要由植物油氢化或反刍动物衍生食品（包括乳制品和肉类）在工业上形成。

反式脂肪酸摄入量与女性血浆炎症生物标志物（包括CRP、VCAM-1、E-selectin）呈正相关。

在同一人群中，反式脂肪酸的摄入与可溶性TNF受体1和2的血浆水平呈正相关，主要是在体重指数较高的女性中。

男性服用TFA（占总脂肪的8%）后血清CRP浓度升高。

膳食胆固醇

胆固醇过高可能会对健康产生有害影响，包括一些影响炎症状态的过程。

例如，在伊朗成年人中，血清CRP浓度的最高四分位数（5.9 mg/L）与饮食胆固醇的摄入量较高（189 mg/天）有关。

在大量具有代表性的中东人群中，发现饮食胆固醇和血浆CRP水平之间存在正相关。

蛋白质数量和质量

膳食蛋白质的数量和质量是营养价值和身体/内分泌稳态的主要决定因素。

在Framingham心脏研究后代队列的参与者中，膳食蛋白质摄入量（尤其是植物来源的蛋白质）与血清炎症标记物（如IL-6和CRP）呈负相关。

此外，摄入高（总能量的30%）或低（总能量10%）蛋白质饮食会导致病态肥胖个体的血液CRP浓度降低。

关于蛋白质来源，以较高动物蛋白质摄入量（高脂肪和加工肉类水平）为特征的饮食与某些血液促炎标记物（如CRP、IL-6、TNF-a、IL-8、血清淀粉样蛋白a和糖蛋白乙酰化）呈正相关。

此外，RESMENA膳食研究的结果（30%的能量来自蛋白质）表明，动物和肉类蛋白质摄入量与炎症之间存在正相关，而蔬菜或鱼类来源的蛋白质对炎症状态没有显著影响。

扩展阅读：肠道菌群与蛋白质代谢

03
生物活性化合物

多 酚

多酚是一大类生物活性分子，广泛存在于植物性食品中，具有强大的抗氧化和抗炎特性。在这种情况下，据报道，美国成年人的总黄酮摄入量与血清CRP浓度呈负相关。

在多种族队列中，黄烷酮消耗量与血液IL-6浓度呈负相关。同样，异黄酮摄入量较高（最高四分位数 = 1.61–78.8 mg/天）与健康绝经前妇女血浆CRP降低有关。

此外，在黄酮、黄烷酮和总黄酮摄入量较高的女性中，发现血清IL-8水平较低（五分位数最高 = 分别为264 ng/L、273 ng/L和276 ng/L）。

此外，台湾人群总黄酮摄入量和茶叶摄入量的增加与CRP水平呈负相关。

值得注意的是，许多随机临床试验已经测试了几种多酚的抗炎潜力，其结果总结如下：

表 分析某些多酚抗炎作用的临床试验

doi: 10.1007/s13679-022-00490-0

扩展阅读：

肠道微生物群与膳食多酚互作对人体健康的影响

04
特定食品

牛羊肉

关于对炎症的影响，总摄入（中位数54 g/天）、未加工（中位数47 g/天）。

在多民族队列研究中，红肉和加工肉消费与血清CRP水平呈正相关。

在英国成年人中，食用加工肉与血清CRP水平增加有关（每天摄入50克以上，差异为38%）。

在调整后的模型中，在大量美国样本中，红肉消耗量与血液CRP显著相关。

乳制品

在一项针对巴西人的横断面研究中，增加酸奶摄入量（中位数为10克/天）似乎会产生抗炎作用，而奶酪摄入量的增加（中位数10.7克/日）可能会加剧促炎状态。

在体重正常的青少年中，总乳制品和牛奶摄入量与血清IL-6浓度呈负相关。

ATTICA研究的结果显示，每周食用11-14份乳制品的人的CRP、IL-6和TNF-α血水平低于每周食用8份以下的人。

鱼

ATTICA研究结果显示，习惯性鱼类消费之间存在独立关联（> 每周食用300克鱼），并降低健康成年人的炎症标记物水平，包括CRP、IL-6、TNF-a、血清淀粉样蛋白a和白细胞计数降低。

在6年的随访中，食用鱼（约100克/周）可降低健康成人的内皮功能障碍和轻度炎症。

在表面上健康的日本人群中，高频率摄入鱼类与较低的外周血白细胞计数（慢性炎症标志物）相关。

事实上，随着每周摄入鱼的频率（0天、1-2天、3-4天或5-7天）的增加，全身炎症的标志显著降低（全身炎症的标志：中性粒细胞/淋巴细胞比率）。

食用昆虫

近年来，食用昆虫被公认为具有抗炎和抗氧化特性的高价值食品。

例如，在健康成年人中，蟋蟀摄入量（25克/天）与通过微生物群调节减少全身炎症相关。

然而，需要对人类进行更多的研究来证实这些发现，以便推荐习惯性食用食用昆虫作为消炎疗法。

水果蔬菜

伊朗女性的水果和蔬菜摄入量与血清CRP水平呈负相关。

中国女性食用大量十字花科蔬菜（最高五分之一 > 140.6 g/天）显示循环中TNF-α、IL-1β和IL-6水平降低。

在一项随机交叉试验中，14天内食用十字花科蔬菜（14 g/kg体重）持续降低健康年轻人的循环IL-6.

详见：常见水果对肠道菌群、肠道蠕动和便秘的影响

油籽和特级初榨橄榄油

在动脉粥样硬化的多种族研究中，经常食用坚果和种子（尤其是每周五次或五次以上）与较低水平的炎症标记物相关，包括IL-6和CRP。

在两个大的美国人队列中，与从未或几乎从未的频率类别的个体相比，每周坚果摄入五次或更多次的受试者的CRP和IL-6血浓度显著降低。

对随机对照试验的系统回顾和荟萃分析显示，摄入亚麻籽和相关营养衍生物系统地降低了肥胖受试者的循环CRP水平。使用同样的方法，急性高油酸花生摄入系统性地导致超重/肥胖男性餐后TNF-α浓度的下调。

研究表明，在健康饮食中添加杏仁（4周内每天56克）可以改善中国糖尿病患者的炎症和氧化应激。

一项随机试验还发现，在健康成年人中，食用杏仁（用杏仁替代对照饮食10–20%等量摄入4周）可以降低血清CRP水平。

事实上，在青少年和青年人中，杏仁喂养（每天56克，持续90天）后，血浆TNF-α和IL-6水平下降。

据报道，每天服用50毫升特级初榨橄榄油（EVOO），为期两周，可降低稳定型冠心病患者的血浆IL-6和CRP水平。

EVOO（50 mL）对正常血压的健康受试者具有急性餐后抗炎和抗氧化作用。

谷物和全谷物

有趣的是，在糖尿病妇女中，谷类纤维的摄入与较低的CRP和TNF-R2血液水平呈负相关。

超重和肥胖受试者食用全麦小麦（8周内每天70克）后，血清TNF-α水平下降，血浆IL-10水平升高。

GRANDIOOS研究的结果表明，食用全麦小麦（每天98克，持续12周）可能会促进超重/肥胖和轻度高胆固醇血症患者的肝脏和炎症恢复力。

豆类

在中国中年女性中，食用大豆食品与炎症标志物（如IL-6、TNFα和可溶性TNF受体1和2）的循环水平呈负相关。

与习惯性饮食相比，一项为期6周的富含豆类的饮食营养试验（在所有干预阶段共摄入24包65克）显著降低了糖尿病患者的CRP浓度。

基于豆类的低热量饮食（每天160–235克，持续8周）持续降低超重/肥胖受试者的促炎状态并改善代谢特征。

绿茶和咖啡

在肥胖女性中，8周内补充绿茶提取物（450 mg/天）改善了氧化应激生物标记物，降低了IL-6循环水平。

3个月内饮用绿茶（379 mg/天）可降低肥胖、高血压患者的血清CRP和TNF-α浓度。

高咖啡消耗量（每天8杯）对习惯性咖啡饮用者的亚临床炎症产生了有益影响。

一直以来，在健康和糖尿病女性中，饮用咖啡与炎症标记物和内皮功能障碍呈负相关。

在年龄较大的非西班牙裔白人中，大量饮用咖啡（等于或超过2.5杯/天）的人全身炎症较低。

另一方面，来自ATTICA研究的分析报告称，中度至重度咖啡摄入后，炎症标记物（包括IL-6、TNF-α和CRP）增加（> 200毫升咖啡/天），强调剂量对结果的重要性。

蜂胶

补充蜂胶和限制热量饮食8周可以显著改善非酒精性脂肪性肝病患者的血糖稳态、肝纤维化评分和肝功能。

一项双盲安慰剂对照随机临床试验，44名非酒精性脂肪性肝病患者，用蜂胶和热量限制饮食(500千卡/天)干预，发现炎症因子降低，包括肿瘤坏死因子-α (TNF-α)、toll样受体-4 (TLR-4)和单核细胞趋化蛋白-1 (MCP-1)的血清水平以及肝酶和脂肪肝的严重程度显著降低。

黑巧克力

现有证据表明，定期食用黑巧克力可能会减少炎症，尤其是对于每3天食用一份（20克）黑巧克力的消费者而言。

在一项随机平行临床试验中，与仅遵循一般生活方式指南的受试者相比，服用黑巧克力（8周内服用30克84%的黑巧克力）并保持健康生活方式的糖尿病患者的炎症标记物（CRP、TNF-α和IL-6）水平较低。

事实上，急性黑巧克力摄入（50克）通过增加IL-10的表达和减弱细胞内促炎性应激反应而引发抗炎症结果。

健康女性在摄入黑巧克力（一周内每天100克）后，CRP的血液水平较低，这在男性中没有发现。

香料和烹饪材料

在过去几十年里，几项调查已经确定了香料和草药在预防和治疗各种慢性病方面的有效作用。这些烹饪成分的多种健康特性归因于具有潜在抗炎特性的生物活性成分，如含硫分子、单宁、生物碱和酚类二萜。下表总结了探索香料对炎症状态影响的临床试验结果。

表 分析某些香料和烹饪成分抗炎作用的临床试验

doi: 10.1007/s13679-022-00490-0

05
益生菌、益生元、合生元和后生元

益生菌、益生元和合生元是有益的微生物、底物（多糖和寡糖）或最终也可能缓解炎症症状的组合。

对于糖尿病患者，建议补充益生菌和合生元，通过持续降低循环中CRP和TNF-α的水平来减少炎症表现。

关于肠道疾病，最近有报道称，使用益生菌（基于乳酸杆菌和双歧杆菌）和合生元可以促进抗炎反应并平衡肠道内稳态。

短链脂肪酸（称为后生元的非活性细菌产物）的抗炎作用是通过抑制肠上皮细胞中的NF-κB通路、Treg细胞分化和促炎细胞因子阻断来介导的。例如，干酪乳杆菌DG和衍生后生物抑制肠易激综合征患者结肠粘膜中IL-8、IL-1α、IL-6和TLR-4的表达水平。

关于益生菌，益生元在此就不详述了，在前面的文章已有介绍，详见：

如果你要补充益生菌 ——益生菌补充、个体化、定植指南

如何调节肠道菌群？常见天然物质、益生菌、益生元的介绍

06
饮食模式

传统健康饮食

总的来说，植物性饮食已经证明可以改善肥胖相关的炎症状态。

值得注意的是，在北美，素食对血液CRP和IL-6水平的有益影响是由BMI介导的。此外，一项系统回顾和荟萃分析显示，素食饮食模式也降低了免疫生物标志物，如纤维蛋白原和白细胞总浓度。

对观察性和干预性试验的系统审查表明，北欧饮食（以北欧国家的主食为基础）对低度炎症缓解有积极影响。潜在机制包括代谢综合征患者的促炎症基因下调，尤其是TNFRSF1A和RELA。

南欧大西洋饮食（SEAD）是葡萄牙北部和西班牙加利西亚的传统饮食，其特点是摄入更多的鱼、牛奶、土豆、水果、蔬菜和橄榄油以及红酒。总体而言，SEAD依从性与炎症标记物（主要是CRP）的血浆浓度降低和心脏代谢风险降低相关。

就亚洲地区而言，健康的日本饮食模式（富含蘑菇、海藻、大豆制品和土豆、蔬菜、鱼类/贝类和水果）似乎可以发挥抗炎作用，改善当地消费者的心理健康。

一些中药已经显示出抑制促炎途径和控制炎症相关疾病。

墨西哥传统饮食（TMexD）已证明可以降低墨西哥裔女性的全身炎症和胰岛素抵抗风险。TMexD的特定食物包括玉米、豆类、辣椒、南瓜、番茄、仙人掌和洋葱，它们富含纤维、维生素、矿物质和辣椒素，具有潜在的抗炎和抗氧化特性。

在一项综合横断面研究中，旧石器时代饮食（基于蔬菜和水果、瘦肉、鱼类、坚果和钙来源的多样性消费）与人类较低水平的全身炎症和氧化应激相关。

在6周内，DASH饮食模式（以水果和蔬菜、低脂乳制品和复合碳水化合物的大量摄入为特征）降低了代谢综合征青少年的CRP循环水平。在女性成年人中，DASH饮食与伊朗人血清CRP水平较低有关，但与IL-17A浓度无关。定量评估显示，随访4周后，DASH饮食使CRP降低了13%。

PREDIMED试验的结果表明，地中海饮食（富含蔬菜和水果、纤维和维生素C和E）具有抗炎作用，因为它下调了动脉粥样硬化形成过程中涉及的细胞和循环炎症生物标记物。

在这个队列中，地中海饮食降低了血清CRP和IL-6水平，以及内皮和单核细胞粘附分子和促炎性趋化因子。此外，在随访1年后，Med饮食（包括EVOO和蔬菜）降低了心血管高危患者的血浆TNFR60浓度。长期（3年），PREDIMED试验通过与对照低脂饮食相比降低IL-1β、IL-6、IL-8和TNF-α水平，证实了Med饮食的抗炎作用。

西化饮食和超加工/随意食品

总的来说，西式饮食（WTD）含有大量不健康的脂肪、精制谷物、糖和盐，会引发慢性代谢性炎症。在这方面，在护士健康研究I队列中，西式饮食与炎症和内皮功能障碍标志物呈正相关。此外，伊朗女性的西式饮食评分与CRP和IL-6促炎标记物呈正相关。

有趣的是，巴西妇女食用含有大量游离糖、总脂肪、膳食饱和脂肪酸、反式脂肪酸和钠的超加工食品（UPF）与血清CRP水平之间存在正相关。同样，超加工食品中上三分之一的巴西青少年(≥ 总能量的30%）与第1三分位青少年相比，循环IL-8浓度增加(≤ 15.9%的总能量）。

此外，瑞典类风湿关节炎患者的不良饮食质量（考虑到习惯性随意饮食，如糖果、蛋糕、软饮料和油炸土豆）与炎症增加有关，如血浆CRP和红细胞沉降率。

时间营养模式

生物节律和营养分析（称为“时间营养”）的最新进展表明，一天中进食的时间可能会影响代谢稳态和免疫功能。

在这种情况下，在饮食质量较差的成年人中，不吃早餐与血清CRP浓度升高之间存在显著关联。在一项随机对照交叉试验中，不吃早餐会导致人类外周血单核细胞和单核细胞中NLRP3炎性体的更高活化。

间歇性禁食（IF），即个体连续或隔天禁食，改善了肥胖男性的全身炎症。然而，在超重或肥胖的女性中发现了间歇性禁食后，脂肪组织中巨噬细胞浸润(CD40+)和骨骼肌(CD163 +)的生物标志物短暂升高。

现有证据表明，限时饮食（TRE）是一种基于一天活动期总热量摄入巩固的替代时间营养方法，可能会调节多种代谢疾病风险因素，包括炎症。事实上，已经假设TRE作为定期营养计划的一部分，可能有助于减少炎症，并对免疫系统的某些组成部分产生保护作用。

有趣的是，代谢综合征患者在隔日禁食（ADF）后，血液CRP水平显著下降，ADF包括“禁食日”，热量摄入有限，而“喂食日”则是随意进食。此外，隔日禁食降低了健康非肥胖受试者血浆中sICAM-1（年龄相关炎症标记物）的水平。

此外，据报道，晚吃是指推迟用餐时间（通常是一天的主食或晚餐），可能会增加患心脏代谢疾病的风险。事实上，晚吃与腹部肥胖、炎症生物标志物（如IL-6和CRP）以及儿童的昼夜节律紊乱有关。

07
个性化抗炎营养策略

对精确变量（年龄、性别、身体表型、习惯性饮食摄入、体力活动水平和生活方式）以及个性化问题（遗传背景、表观遗传特征、微生物群组成、基因表达谱和代谢指纹）的综合分析可能有助于制定更个性化的治疗方案，以改善炎症的营养和药物管理。

例如，有证据表明，遗传变异可能通过与环境因素（如饮食）的相互作用，调节个体对与炎症相关的慢性和急性疾病的易感性，从而易诱发炎症状态。

表观遗传标记（包括DNA甲基化、miRNA表达和组蛋白修饰）在炎症基因转录中起着基础作用。

值得注意的是，基于微生物群的回归模型已经能够预测人类肥胖相关炎症状态，这可能是精确管理炎症性的有用工具。

具有促炎和抗炎作用的基因表达最终决定炎症的结果。

代谢组学是一种综合方法，可用于剖析炎症的局部和全身代谢后果，为炎症疾病的调节提供新的见解。

这些应用有助于阐明独特和特异的炎症代谢类型，扩大了我们对人类代谢复杂性和多样性的理解。

总的来说，这些新颖的科学见解正带来精确药物/营养战略，以预防和控制具有炎症背景的流行性慢性病。

08
结 语

营养物质对生命和健康至关重要，不仅有助于疾病预防、健康维护和疾病管理，而且可以抵御内源性和外源性有害因素，包括炎症/氧化应激或免疫系统功能障碍。

促炎

促炎营养因素包括大量食用富含简单碳水化合物、膳食饱和脂肪酸、TFA、胆固醇和动物蛋白的食物，以及习惯性不吃早餐和晚吃暴食。

抗炎

潜在的抗炎化合物包括MUFA、PUFA、抗氧化维生素和矿物质、生物活性分子（多酚）、特定食品（乳制品、全谷物、鱼类、油籽、水果和蔬菜、食用昆虫、豆类、绿茶和咖啡），烹饪香料（肉桂、姜、小茴香、大蒜和姜黄）和一些饮食习惯，包括间歇性禁食和限时进食。

由于研究之间存在不一致和差异，考虑到异质性的关键方面，包括人群类型（祖先）、最低和最高水平以及不利影响、烹饪方法、生理病理状态和干预时间，仍需在该领域进行进一步研究。

目前的证据有助于理解营养与代谢性炎症之间的关系，为慢病的控制和管理提供了新的见解和潜在目标。

主要参考文献：

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Nikbaf-Shandiz M, Tutunchi H, Khoshbaten M, Nazari Bonab H, Ebrahimi-Mameghani M. Propolis supplementation in obese patients with non-alcoholic fatty liver disease: effects on glucose homeostasis, lipid profile, liver function, anthropometric indices and meta-inflammation. Food Funct. 2022 Oct 20. doi: 10.1039/d2fo01280d. Epub ahead of print. PMID: 36263703.

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