膳食纤维通过肠道糖异生促进代谢
2015-08-13

由于久坐和热量摄入过多等不健康生活方式,肥胖和2型糖尿病的发病率越来越高。现在,越来越多的人意识到通过降低脂肪和单糖类的摄入以及增加膳食纤维的摄入可改善饮食质量并促进健康。

膳食纤维包含两种:不溶性纤维,主要是纤维素和木质素;可溶性纤维,如低聚半乳糖和低聚果糖等,可以由肠道菌群发酵为乙酸、丙酸和丁酸等短链脂肪酸(SCFA)。

糖异生是指将非糖化合物如乳酸、甘油、生糖氨基酸等转变为葡萄糖或糖原的过程,是机体内源性葡萄糖的主要来源,对维持血糖平衡具有重要作用。

除了肝脏、肾脏,越来越多的研究证实,在长期禁食、肝糖原缺乏以及糖尿病状态下,小肠也能利用谷氨酰胺、甘油合成葡萄糖。

与肝脏糖异生不同的是,通过小肠产生的葡萄糖不仅维持机体的血糖平衡,还能控制食欲,并且增加机体胰岛素敏感性,这可能是糖尿病胃旁路术后血糖水平改善的重要机制,对肥胖和2型糖尿病防治有重要意义。

研究发现富含膳食纤维的饮食可改善胰岛素敏感性和糖耐量受损。但目前尚无相关研究解释其作用机制。可溶性纤维的有益作用是由SCFA通过调节介导全身的能量平衡来实现的。已有研究认为肠道糖异生(IGN)对机体葡萄糖和能力自稳有益。

法国学者Filipe De Vadder等人发表于《细胞》杂志的一项研究将SCFAIGN联系了起来:可溶性膳食纤维经肠道菌群发酵产生丙酸和丁酸等SCFA,可以通过互补机制激活IGN,从而产生代谢益处。

具体来说,丁酸通过cAMP依赖的机制激活IGN基因的表达;而丙酸(其本身就是IGN的底物)通过脂肪酸受体FFAR3相关的内肠-脑神经回路激活IGN基因的激活。

研究还发现,膳食性SCFA和低聚果糖有助于控制大鼠的体重,改善胰岛素敏感性和糖耐量受损;膳食性SCFA和低聚果糖促进肠道葡萄糖生成和IGN基因表达。IGN产生的葡萄糖可以被门静脉葡萄糖感受器识别并经外周神经系统传送信号至大脑,从而对食物摄入和葡萄糖代谢产生积极有益的效果。

此外,食用SCFA或膳食纤维后,与正常小鼠相比,IGN缺陷小鼠虽然有相似的肠道微生物菌群改变,但是未获得体重和血糖控制等新陈代谢的改善。因此,短链脂肪酸及可溶性纤维改善体重和血糖等新陈代谢的过程,IGN是必需的。

参考文献:Cell 2014;156:84-96

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