高纤饮食与大脑健康

健康始于肠道，良好的心理健康同样与肠胃健康息息相关，近年来，随着人们对肠道微生物群的兴趣不断增加，人们的注意力转向了饮食对大脑的影响。2016 年，美国研究人员在 (Neuroscience Letters) 上发表了一篇对现有证据的综述，提出了肠道中高纤维饮食的代谢可以改变大脑中的基因表达，进而防止神经退行性变和促进再生假说。  

高纤饮食与丁酸盐生成

肠道内丁酸盐生成途径

图源 文献 1

纤维素在肠道内不被消化，除可刺激胃肠道蠕动，增加胃肠道容积，软化粪便并加快排出外，还可吸附食物残渣中的致癌物质如多环芳烃、亚硝胺等，使其随粪便排出。食物纤维在结肠中可经厌氧菌发酵产生丁酸盐等短链脂肪酸（SCFA），SCFA 能够抑制组蛋白去乙酰化酶合成，进而参与机体基因调控、免疫调节、细胞分化、癌症抑制、氧化应激等多项机体活动，这些功能使得丁酸成为维持肠道健康的重要因素之一。

SCFA 潜在功能

高纤饮食潜在获益的一些精神疾病

图源 文献 1

神经保护作用 丁酸作为组蛋白去乙酰化酶 (HDAC) 抑制剂已被广泛研究，此外还可作为 G 蛋白偶联受体亚群的配体及能量代谢物参与到机体代谢中来，SCFA 通过提高缺血性动物大脑的脑源性神经营养因子水平来促进缺血性大脑的神经原性和非神经原性区域的神经细胞再生。有临床研究表明，用丁酸钠处理缺血性大脑刺激了其神经细胞的增殖、迁移和分化。丁酸盐也在患有亨廷顿氏病的转基因小鼠模型中 表现出显著的神经保护作用。在另一项小鼠试验中，显示丁酸钠能够刺激经历了脑缺血的小鼠的区域性神经细胞增殖。SCFA 对脑神经的直接营养作用表明了神经坏死区域的快速更新，且已经被细胞增殖学说所证实，而 SCFA 的间接作用则被认为是内分泌－神经－免疫系统的协同作用。SCFA 对肠道神经系统也有一定的作用，SCFA 增加了乙酰转移酶免疫反应性肠肌间神经元的比例，增强了结肠蠕动性以及胆碱能通路电刺激诱导的收缩反应。

参与基因调控 SCFA 等组蛋白去乙酰化酶抑制剂 (HDACi) 能够引起染色质和其他非组蛋白蛋白质的乙酰化状态的改变，从而导致基因表达、细胞凋亡感应、细胞周期阻滞等活动的变化以及血管生成和转移的抑制。

参与免疫调节 抗菌肽在抵抗细菌感染中发挥着非常重要的防御作用，而 SCFA 能够诱导人结肠、胃和肝脏细胞中抗菌肽基因的表达，对免疫细胞的作用推测为 G 蛋白偶联受体介导从而发挥其生物学作用，动物试验发现缺乏 GPR43 的小鼠，表现出炎症加重的情况，这和免疫细胞的大量补充以及炎症介质生成的增加有关，提示了短链脂肪酸可能的免疫调节途径。

抗炎作用 SCFA 所展示的广泛的抗炎症作用是通过影响免疫细胞的迁移、黏附、细胞因子的表达，以及影响细胞增殖、激活和细胞凋亡等过程来实现的。研究的最多的 SCFA 抗炎症性机制是对 NF-κB 的抑制，这是通过阻止泛素－IκB 的蛋白酶的降解来实现的。NF-κB 是能够与 B 细胞免疫球蛋白 κ 轻链基因的增强子 κB 序列相结合的一种重要的转录因子。NF-κB 控制编码炎症细胞因子、炎症诱导酶、黏附分子、生长因子、热休克蛋白和免疫受体的基因表达。

SCFA 是一种多功能分子，在药物和饮食方面都表现出显著的治疗潜力。药理学层面来讲，丁酸酯能够靶向参与多种体内途径，具有多种作用机制，而且通过高纤维饮食或富含天然丁酸来源的饮食来获取丁酸盐是一种非常简单且风险相对较低的方法，目的是潜在改善大脑障碍患者的预后，虽然还需要更多的研究来了解这些饮食干预的有效性，但它们仍然是很有希望的干预手段，如果得到验证，在未来可能会与传统的药理学治疗结合使用。

参考文献

[1] Bourassa M W , Alim I , Bultman S J , etal. Butyrate, neuroepigenetics and the gut microbiome: Can a high fiber dietimprove brain health?[J]. Neuroscience Letters, 2016, 625:56-63.

[2]刘锐钢, 肖英平, 陈安国,等. 丁酸盐的生物学功能和机制及其在动物生产中的应用[J]. 动物营养学报, 2013, 25(6):1180-1188.