心血管疾病是全球發(fā)病率和死亡率的主要原因，包括冠心病（有時稱為缺血性心臟病或冠狀動脈疾病）、腦血管疾病、風(fēng)濕性心臟病、先天性心臟病和外周血管疾病在內(nèi)的一組影響心臟、大腦和人體外周區(qū)域血液供應(yīng)的心臟和血管疾病。不健康的生活方式、不平衡的飲食、飲酒、吸煙和缺乏運(yùn)動是心血管疾病發(fā)生和發(fā)展的危險因素。
近二十年來，腸道菌群也受到了廣泛關(guān)注，成為各種疾病研究中最具創(chuàng)新性的領(lǐng)域之一。腸道菌群被認(rèn)為是人體最大的內(nèi)分泌器官，它們通過產(chǎn)生影響宿主生理許多方面的生物活性代謝物，在人類健康中發(fā)揮重要作用。腸道菌群結(jié)構(gòu)和功能的改變，也就是腸道菌群失調(diào)，與多種疾病狀態(tài)有關(guān)，包括宿主心血管系統(tǒng)的急性或慢性功能障礙。益生菌、益生元、合生元和后生元能夠直接影響腸道菌群，在許多慢性疾病的預(yù)防和治療中發(fā)揮著重要作用。那么，它們?nèi)绾沃τ谛难芗膊〉念A(yù)防呢？
01
心血管疾病的危險因素
心血管疾病主要影響心臟和血管，目前是全球死亡的主要原因。世界衛(wèi)生組織報告稱，心血管疾病每年導(dǎo)致1700萬人死亡，約占全球死亡人數(shù)的31%，預(yù)計(jì)到2030年這一數(shù)字將超過2300萬。心血管疾病對每個國家都是一個巨大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。
導(dǎo)致心血管疾病的因素可分為不可預(yù)防的風(fēng)險因素和可預(yù)防的風(fēng)險因素兩類。年齡、性別和家族史是不可預(yù)防的風(fēng)險因素，而可預(yù)防的風(fēng)險因素包括不健康的飲食、血糖和血脂水平升高、吸煙、缺乏運(yùn)動、抑郁和焦慮、壓力以及腸道菌群。
目前的治療策略主要是基于各種風(fēng)險因素，以藥物治療和生活方式管理為主。使用藥物進(jìn)行心血管疾病的藥理學(xué)預(yù)防存在許多問題，它會增加終末器官負(fù)擔(dān)、也存在嚴(yán)重的副作用，從而降低依從性。這些問題使得我們迫切需要心血管疾病的新治療方案，也強(qiáng)調(diào)了采用健康生活方式的重要性。
調(diào)整飲食通常是治療的第一線，是降低高水平膽固醇、甘油三酯和血糖的有效手段，它們與心血管疾病的發(fā)生和缺血性心臟病的患病率直接相關(guān)。含有生物活性物質(zhì)的功能食品可以幫助降低膽固醇和葡萄糖水平、改變腸道菌群的結(jié)構(gòu)和功能以及改變相關(guān)免疫反應(yīng)，來預(yù)防心血管疾病的進(jìn)展。
腸道菌群失衡會影響多種代謝和生理過程，這種微生物群落結(jié)構(gòu)的變化與代謝紊亂的進(jìn)展有關(guān)，包括肥胖、胰島素抵抗和動脈粥樣硬化。在心力衰竭、血栓形成和動脈高血壓中也可以看到這種群落失衡。益生菌和益生元在改變腸道菌群組成和代謝方面具有積極作用，在心血管疾病的預(yù)防和治療中也具有極大的潛力。
許多慢性疾病都伴有低度炎癥，心血管疾病也是如此。益生菌和益生元對心血管疾病的益處也可以通過調(diào)節(jié)宿主的免疫系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。益生菌和益生元促進(jìn)的免疫機(jī)制包括樹突狀細(xì)胞、上皮細(xì)胞、調(diào)節(jié)性T細(xì)胞、效應(yīng)T細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞和B細(xì)胞的改變。
02
腸道菌群
人體腸道中生活著數(shù)以萬億計(jì)的微生物，它們與宿主互惠共生，影響著人類健康的許多方面，包括營養(yǎng)物質(zhì)的消化和吸收、新陳代謝和免疫等等。腸道菌群結(jié)構(gòu)和功能及其代謝產(chǎn)物的顯著變化是心血管疾病的新危險因素，參與糖尿病、肥胖、高血壓、體脂過多和心血管疾病等心血管代謝疾病的發(fā)生和發(fā)展。
健康腸道菌群以厚壁菌門和擬桿菌門占優(yōu)勢，占總菌群的90%，其次是放線菌門和變形菌門，另外還包括疣微菌門和梭桿菌門等。腸道菌群的多樣性、豐富性和組成取決于多種因素，既有內(nèi)源性因素，比如性別、微生物相互作用和宿主基因型，也有外源性因素，比如飲食、抗生素使用、運(yùn)動、吸煙和壓力等。
腸道菌群可以被視為一個微型的“生物反應(yīng)器”，它發(fā)酵食物成分并將其分解成功能性代謝物，比如短鏈脂肪酸、次級膽汁酸和三甲胺。這些細(xì)菌代謝物在消化、能量獲取、腸道屏障完整性方面具有重要功能，當(dāng)它們進(jìn)入體循環(huán)后也會對其它器官產(chǎn)生重要影響，比如胰腺的葡萄糖循環(huán)、肝臟的脂質(zhì)代謝和大腦的認(rèn)知功能。
三甲胺或膽汁酸是與心臟代謝性疾病負(fù)相關(guān)的代謝產(chǎn)物，而短鏈脂肪酸則對宿主健康具有積極影響。三甲胺是由人體腸道菌群代謝飲食中的膽堿、甜菜堿和左旋肉堿形成的一種重要的代謝物，這是在微生物三甲胺裂解酶的作用下經(jīng)過一系列代謝途徑來完成的。三甲胺進(jìn)入宿主門靜脈循環(huán)后，會被肝臟黃素單加氧酶氧化為氧化三甲胺（TMAO）。
氧化三甲胺與早期動脈粥樣硬化呈正相關(guān)，會增加動脈粥樣硬化斑塊的大小，促進(jìn)動脈血栓的生長，并觸發(fā)血小板的促血栓形成功能。氧化三甲胺水平也與年齡、BMI、空腹血糖和血脂呈正相關(guān)，空腹血清氧化三甲胺水平升高與頸動脈內(nèi)中膜厚度增加相關(guān)，這是動脈粥樣硬化的早期標(biāo)志。動脈粥樣硬化是一種慢性炎性疾病，促炎細(xì)胞因子TNF-α和IL-1β的表達(dá)增加以及抗炎細(xì)胞因子IL-10的表達(dá)降低與血漿氧化三甲胺水平升高有關(guān)。此外，氧化三甲胺可通過激活人冠狀動脈內(nèi)皮細(xì)胞中的NF-κB炎癥信號通路，提高組織因子的表達(dá)和活性，從而促進(jìn)動脈粥樣硬化血栓形成。
三甲胺在黃素單加氧酶的作用下向氧化三甲胺的轉(zhuǎn)化是脂質(zhì)代謝的重要調(diào)節(jié)因素，它受腸道菌群控制。黃素單加氧酶可以減少膽固醇的逆向轉(zhuǎn)運(yùn)，減少腸道膽固醇的吸收，改變膽汁酸池的組成和大小。營養(yǎng)是影響氧化三甲胺水平和動脈粥樣硬化進(jìn)展的重要因素。腸道菌群在氧化三甲胺的代謝中發(fā)揮重要作用，這也為通過腸道菌群調(diào)控氧化三甲胺水平以預(yù)防或治療動脈粥樣硬化提供了理論依據(jù)。
腸道菌群也負(fù)責(zé)通過去結(jié)合和二羥基化反應(yīng)形成游離膽汁酸和次級膽汁酸。膽汁酸可作為信號分子參與炎癥和宿主代謝，并且可能在代謝紊亂和心血管疾病中發(fā)揮作用。
短鏈脂肪酸是由腸道細(xì)菌發(fā)酵不可消化的膳食纖維所產(chǎn)生的。腸道細(xì)菌發(fā)酵產(chǎn)生的短鏈脂肪酸主要是乙酸、丙酸和丁酸，約占所有短鏈脂肪酸的80%。丁酸、丙酸和乙酸以大約20:20:60的摩爾比存在于結(jié)腸和糞便中。然而，短鏈脂肪酸水平會根據(jù)腸道菌群組成、膳食底物和腸道轉(zhuǎn)運(yùn)時間而變化。短鏈脂肪酸可以與六種受體結(jié)合，從而觸發(fā)細(xì)胞內(nèi)信號級聯(lián)反應(yīng)，包括游離脂肪酸受體FFAR3和FFAR2、G蛋白偶聯(lián)受體GPR109a和GPR42、嗅覺受體OR51E2和OR51E1。
短鏈脂肪酸可以通過兩種不同的機(jī)制發(fā)揮作用：
直接作用于腸細(xì)胞，維持腸道屏障的完整性；
通過多種機(jī)制間接調(diào)節(jié)炎癥和免疫反應(yīng)、血壓、能量攝入和利用以及脂質(zhì)和葡萄糖穩(wěn)態(tài)：
（1）抑制組蛋白去乙?；?，導(dǎo)致組蛋白超乙?；?，從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄因子對不同基因啟動子區(qū)域的可及性更高；
?。?）激活小腸、結(jié)腸、肝臟、脾臟、心臟、骨骼肌、神經(jīng)元、免疫細(xì)胞和脂肪組織中的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，與G蛋白偶聯(lián)受體結(jié)合刺激腸內(nèi)分泌L細(xì)胞分泌胰高血糖素樣肽-1（GLP-1）和肽YY（PYY），乙酸或丙酸與外周血管和腎傳入小動脈血管平滑肌細(xì)胞中的受體OR51E2結(jié)合增加環(huán)磷酸腺苷（cAMP）的水平；
?。?）丁酸作為芳香烴受體和過氧化物酶體增殖體激活受體γ（PPARγ）的配體，促進(jìn)依賴這兩種轉(zhuǎn)錄因子的基因表達(dá)。
通過這些間接和直接的機(jī)制，短鏈脂肪酸可能通過改善腸道屏障完整性，調(diào)節(jié)血壓以及能量攝入和消耗，調(diào)節(jié)葡萄糖和脂質(zhì)代謝，以及通過介導(dǎo)免疫系統(tǒng)和抗炎作用而有益于人類健康。
總之，當(dāng)腸道菌群平衡時，它們具有重要的免疫、體內(nèi)平衡和代謝功能，幫助維持人類宿主的健康。腸道菌群失調(diào)和細(xì)菌多樣性減少可導(dǎo)致代謝異常，比如炎癥和氧化應(yīng)激，從而對宿主的生理狀態(tài)產(chǎn)生負(fù)面影響。因此，腸道菌群組成及其代謝物可作為心血管疾病發(fā)生的一個新危險因素。使用益生菌、益生元、合成元以及后生元是一種更安全、潛在更有效的改變腸道菌群組成和代謝以預(yù)防心血管疾病的方法。
03
益生菌與心血管疾病
益生菌是攝入足夠數(shù)量，能夠?qū)λ拗鹘】涤幸娴幕钚晕⑸?，它們可以通過與宿主細(xì)胞相互作用對個體健康產(chǎn)生直接影響，也可以通過影響腸道其它細(xì)菌物種產(chǎn)生間接影響。一般來說，益生菌可以通過多種機(jī)制對腸道病原體產(chǎn)生不利影響：
1.產(chǎn)生具有抗菌作用的細(xì)菌素；
2.競爭性粘附到腸道上皮和黏膜；
3.改善腸道屏障完整性；
4.調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)。
益生菌產(chǎn)品可能含有一種或多種特定的益生菌菌株。它們大多屬于乳酸菌，比如乳桿菌、雙歧桿菌、乳球菌、鏈球菌和腸球菌等。酵母菌也是眾所周知的益生菌。最近的系統(tǒng)性綜述報道，益生菌具有降低心血管疾病危險因素的潛力，比如肥胖、血脂、2型糖尿病和高血壓等等，通常使用的是乳酸桿菌和雙歧桿菌菌株。
益生菌參與降血脂的作用機(jī)制可能包括：膽鹽的去結(jié)合作用；脂質(zhì)代謝的調(diào)節(jié)；通過腸道膽固醇與去結(jié)合膽鹽的共沉淀減少腸道膽固醇的吸收；將膽固醇整合和同化到益生菌細(xì)胞膜中；在腸道內(nèi)將膽固醇轉(zhuǎn)化為糞甾醇；抑制腸細(xì)胞中腸道膽固醇轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的表達(dá)；通過產(chǎn)生短鏈脂肪酸，尤其是丙酸，抑制肝臟中膽固醇和甘油三酯的合成。
益生菌也可以通過維持腸道菌群穩(wěn)態(tài)，改善2型糖尿病癥狀、葡萄糖生物標(biāo)志物和胰島素抵抗。一項(xiàng)隨機(jī)試驗(yàn)的薈萃分析表明，補(bǔ)充益生菌可以通過改善空腹血糖水平以及氧化應(yīng)激生物標(biāo)志物對糖尿病患者有益。益生菌發(fā)揮作用的機(jī)制包括改善腸道屏障完整性，降低全身脂多糖水平，減少內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，減少促炎基因的刺激以及改善外周胰島素敏感性。一項(xiàng)涉及902例患者的15項(xiàng)隨機(jī)對照試驗(yàn)的薈萃分析重點(diǎn)關(guān)注了補(bǔ)充益生菌對糖化血紅蛋白（HbA1c）和空腹血糖水平的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，益生菌可以降低糖化血紅蛋白、空腹血糖水平和胰島素抵抗。
60例2型糖尿病患者補(bǔ)充由嗜酸乳桿菌、干酪乳桿菌、保加利亞乳桿菌、鼠李糖乳桿菌、短雙歧桿菌、長雙歧桿菌和嗜熱鏈球菌結(jié)合低聚果糖組成的益生菌，持續(xù)6周，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與心血管疾病相關(guān)的基本參數(shù)均有顯著改善，包括血漿粥樣硬化指數(shù)（比如包括總膽固醇/高密度脂蛋白膽固醇（TC/HDL-C）比值、低密度脂蛋白膽固醇/高密度脂蛋白膽固醇（LDL-C/HDL-C）比值，甘油三酯/高密度脂蛋白膽固醇（TG/HDL-C）比值）、收縮壓和舒張壓以及Framingham心血管疾病風(fēng)險評分。因此，益生菌可能在降低糖尿病相關(guān)心血管疾病的風(fēng)險方面具有有益作用。
患有代謝綜合征的18-65歲肥胖成人補(bǔ)充羅伊氏乳桿菌12周后，炎癥生物標(biāo)志物（比如TNF-α、IL-6、IL-8）和可溶性細(xì)胞間粘附分子-1水平降低，從而降低心血管疾病的風(fēng)險。
2020年，澳大利亞的研究人員對1990年到2020年間發(fā)表的關(guān)于補(bǔ)充益生菌對心血管疾病危險因素的影響的隨機(jī)對照試驗(yàn)進(jìn)行了系統(tǒng)性綜述，這些試驗(yàn)主要集中在有心血管疾病合并癥（比如糖尿病、血脂異常、代謝綜合征、高膽固醇血癥、高血壓）風(fēng)險的成年人。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，益生菌可以顯著降低心血管風(fēng)險因素，比如總膽固醇、低密度脂蛋白膽固醇、空腹血糖、糖化血紅蛋白和血壓，同時有助于降低體重指數(shù)（BMI）和升高的高密度脂蛋白膽固醇水平。
在一項(xiàng)較大規(guī)模的僅包含女性患者的研究中，總膽固醇、空腹血糖、糖化血紅蛋白、低密度脂蛋白膽固醇和BMI等指標(biāo)降低得更為顯著。這可能是由于雌激素與腸道菌群之間的相互關(guān)系，女性面臨著更大的腸道菌群失衡的風(fēng)險，從而為糾正腸道菌群和減少心血管疾病相關(guān)的危險因素提供了生理模板。
通過補(bǔ)充益生菌對腸道菌群及代謝進(jìn)行有針對性的管理，可能是預(yù)防冠狀動脈疾病和動脈高血壓的一種極具潛力的方法。乳雙歧桿菌Probio-M8是從健康女性母乳中分離的一株益生菌，對診斷為冠狀動脈疾病的患者使用乳雙歧桿菌Probio-M8與常規(guī)方案聯(lián)合治療，可以提高疾病治療的臨床療效。這些益處可能是通過益生菌驅(qū)動的腸道菌群和宿主代謝的調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)的，這反過來又會通過增加抗炎腸道微生物物種的多樣性和數(shù)量、降低血清氧化三甲胺水平、降低血清IL-6和低密度脂蛋白膽固醇水平以及調(diào)節(jié)特定氨基酸和生物活性代謝物水平，來調(diào)節(jié)腸道與心臟以及腸道與大腦之間的相互作用。
宏基因組學(xué)分析顯示，補(bǔ)充乳雙歧桿菌Probio-M8使得青春雙歧桿菌、動物雙歧桿菌、兩歧雙歧桿菌和丁酸球菌的數(shù)量顯著增加。此外，補(bǔ)充益生菌的患者的西雅圖心絞痛調(diào)查量表評分明顯更好，說明他們的生活質(zhì)量和機(jī)體功能狀態(tài)更好，同時患者的抑郁和焦慮水平也有所降低。因此，腸心軸和腸腦軸的調(diào)節(jié)在益生菌治療冠狀動脈疾病中也發(fā)揮著重要作用。
心臟負(fù)荷或損傷會引起心臟局部或全局結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生改變，這一過程被成為心臟重塑。心肌梗死后的心臟重塑會增加心力衰竭的風(fēng)險。一項(xiàng)臨床研究探討了益生菌鼠李糖乳桿菌在心肌梗死患者成功接受經(jīng)皮冠狀動脈介入治療后預(yù)防心臟重塑發(fā)生的有效性和安全性。通過補(bǔ)充益生菌選擇性調(diào)節(jié)腸道可以改善心肌梗死患者的代謝功能紊亂和減輕心臟重塑。
腸道菌群失調(diào)和心臟重塑的發(fā)生會促進(jìn)代謝性內(nèi)毒素血癥，其中革蘭氏陰性細(xì)菌細(xì)胞壁脂多糖（LPS）能夠誘導(dǎo)全身低度炎癥、胰島素抵抗、循環(huán)氧化三甲胺水平增加以及心血管疾病風(fēng)險增加，而益生菌可以降低這些風(fēng)險。LPS與Toll樣受體4（TLR4）結(jié)合會誘導(dǎo)先天免疫系統(tǒng)的刺激，導(dǎo)致促炎反應(yīng)和隨后的代謝紊亂。補(bǔ)充益生菌可以改變腸道菌群，阻止心肌梗死后的心臟重塑。
中風(fēng)是心血管疾病中發(fā)病率和死亡率最高的疾病。大約50%的中風(fēng)患者伴有胃腸道并發(fā)癥，包括腸道蠕動障礙、腸漏、腸道菌群失調(diào)和腸源性敗血癥，這些患者的中風(fēng)預(yù)后往往較差。這些問題的潛在機(jī)制仍然知之甚少，一種可能的原因是腸道和神經(jīng)系統(tǒng)之間的雙向交流，即所謂的腸腦軸。交感神經(jīng)系統(tǒng)的激活與炎癥誘導(dǎo)的血管內(nèi)皮功能障礙和心臟代謝疾病有關(guān)。某些益生菌，比如雙歧桿菌和乳酸桿菌，可以產(chǎn)生神經(jīng)遞質(zhì)，補(bǔ)充這些益生菌可以通過改變神經(jīng)遞質(zhì)的類型和濃度，引起腸道菌群的變化，從而影響交感神經(jīng)系統(tǒng)和隨后的心臟代謝活動。
04
益生元與心血管疾病
益生元最初被定義為，通過選擇性地刺激一種或少數(shù)中菌落中的細(xì)菌的生長和活性而對宿主產(chǎn)生有益影響，從而改善宿主健康的的不可被消化的食品成分。最基本的益生元為碳水化合物。根據(jù)這一定義，益生元應(yīng)該滿足以下三個標(biāo)準(zhǔn)：
a.抗胃酸、抗哺乳動物消化酶的水解，不被胃腸道吸收；
b.能夠被腸道細(xì)菌代謝；
c.可以選擇性地刺激腸道細(xì)菌的生長和活性，以維持健康。
2016年12月，國際益生菌與益生元科學(xué)協(xié)會（ISAPP）發(fā)布共識，更新了益生元的定義和范圍。益生元的新定義是：能夠被宿主的菌群選擇性利用并轉(zhuǎn)化為有益于宿主健康的物質(zhì)。新的定義擴(kuò)展了益生元的概念，包括可能的非碳水化合物物質(zhì)，可應(yīng)用于胃腸道以外的身體其它部位。
一種食品成分要被歸類為潛在的益生元，有五個基本標(biāo)準(zhǔn)：
1、在腸道上部不被消化；
2、被結(jié)腸中的潛在有益細(xì)菌發(fā)酵；
3、對宿主健康具有有益影響，比如發(fā)酵產(chǎn)生短鏈脂肪酸、增加糞便重量、輕微下降結(jié)腸pH值、減少含氮終產(chǎn)物和糞便酶以及改善免疫系統(tǒng)；
4、選擇性地刺激益生菌的生長；
5、在不同的食品加工條件下能夠保持穩(wěn)定，益生元必須能夠承受食品加工條件，保持化學(xué)性質(zhì)不變，不被降解，并可被腸道細(xì)菌利用。
低聚果糖、低聚半乳糖、菊粉等是最常用的益生元。根據(jù)最新的益生元共識，原有的益生元家庭又增加了共軛亞油酸、多不飽和脂肪酸、母乳低聚糖、多酚類物質(zhì)和植物化合物，作為潛在的新型益生元。此外，益生元不能對宿主產(chǎn)生不良影響，比如促進(jìn)致病微生物的生長或因產(chǎn)氣過多而引起腹脹。
某些類型的膳食纖維可以被歸類為益生元，所謂膳食纖維是指含三個或更多單體單元的可使用碳水化合物聚合物，既不被人體腸道消化，也不被小腸吸收，包括：
?。?）來自水果、蔬菜、谷物和塊莖類的非淀粉多糖，包含10個或10個以上的單體單元；
?。?）抗性低聚糖，比如低聚半乳糖、低聚果糖、低聚木糖、甘露寡糖等，含有3-9個單體單元；
（3）抗性淀粉，含10個及以上的單體單元。
提取、化學(xué)、物理和/或酶學(xué)修飾或合成的聚合物，必須有普遍接受的有益于健康的科學(xué)證據(jù)，才能被視為膳食纖維。大多數(shù)膳食纖維定義還包括“相關(guān)物質(zhì)”，即非碳水化合物，比如木質(zhì)素和存在于細(xì)胞壁中的與多糖相關(guān)的物質(zhì)。
膳食纖維的攝入具有多種健康益處，包括調(diào)節(jié)腸道菌群組成和代謝活性、改善腸道功能、產(chǎn)生短鏈脂肪酸、降低血糖和膽固醇水平、增加飽腹感以及降低慢性疾病的風(fēng)險。益生元膳食纖維可以作為腸道中有益細(xì)菌的選擇性底物，比如雙歧桿菌和乳桿菌，它們對宿主的健康有益，并且在塑造腸道微生物生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮關(guān)鍵作用。
有研究表明，高膳食纖維飲食，比如地中海式飲食和素食飲食，可以通過調(diào)節(jié)腸道菌群，來預(yù)防心臟代謝疾病的發(fā)生，比如高血壓、高膽固醇、體重增加、系統(tǒng)性炎癥、心血管疾病、肥胖和2型糖尿病等。
益生元膳食纖維也可以被腸道細(xì)菌代謝，產(chǎn)生短鏈脂肪酸。這些代謝物具有抗炎和免疫調(diào)節(jié)能力。腸道菌群通過發(fā)酵膳食纖維產(chǎn)生短鏈脂肪酸對人類有益，而缺乏短鏈脂肪酸的產(chǎn)生與2型糖尿病有關(guān)。一項(xiàng)隨機(jī)臨床試驗(yàn)表明，在2型糖尿病患者中，膳食纖維可以選擇性促進(jìn)一組產(chǎn)短鏈脂肪酸的細(xì)菌的生長，當(dāng)這些產(chǎn)短鏈脂肪酸的細(xì)菌具有更大的多樣性和豐度時，特別是乙酸和丁酸，患者的糖化血紅蛋白（HbA1c）水平會得到改善，部分原因是胰高血糖素樣肽-1的產(chǎn)生增加。
另一項(xiàng)臨床研究調(diào)查了一種基于功能性食品組合的膳食配方對2型糖尿病患者的影響，包括菊粉、奇亞籽、大豆蛋白、omega-3脂肪酸、植物蛋白、多酚、可溶性和不溶性纖維。2型糖尿病患者表現(xiàn)為腸道菌群失調(diào)，糞便普雷沃氏菌的豐度增加。與安慰劑相比，飲食干預(yù)通過增加α多樣性和改變特定細(xì)菌的豐度而顯著改變了糞便菌群，而且不依賴于抗糖尿病藥物。糞便普雷沃氏菌減少，普氏棲糞桿菌和嗜黏蛋白阿克曼氏菌增加。普氏棲糞桿菌和嗜黏蛋白阿克曼氏菌可以促進(jìn)短鏈脂肪酸的產(chǎn)生，并且以其抗炎作用而聞名。富含膳食纖維、多酚和植物蛋白的功能性食品使患者的血糖、總膽固醇和低密度脂蛋白膽固醇、游離脂肪酸、甘油三酯、糖化血紅蛋白、脂多糖、C反應(yīng)蛋白顯著降低，抗氧化活性顯著增加。這種飲食對腸道菌群組成有益，可能為改善血糖控制、血脂異常和炎癥提供潛在的治療方法。
素食飲食配合最佳的藥物治療，可以降低缺血性心臟病患者的氧化型低密度脂蛋白膽固醇水平，改善心臟代謝風(fēng)險因素（包括血脂、糖化血紅蛋白、高敏C反應(yīng)蛋白、BMI、血壓、心率等），改變腸道菌群組成及其代謝（比如短鏈脂肪酸和氧化三甲胺水平），改善患者的生活質(zhì)量。
05
合生元與心血管疾病
如果沒有益生元的參與，很多益生菌就不能很好的發(fā)揮作用，也不能產(chǎn)生對宿主有益的次生代謝產(chǎn)物，因此，與單獨(dú)使用益生菌或益生元相比，為了提供額外的好處，合生元作為替代品出現(xiàn)并不奇怪。
益生菌在小腸和大腸中都有效，而益生元的作用主要在大腸中觀察到。這兩種物質(zhì)的組合可以產(chǎn)生協(xié)同效果，主要目的是增加胃腸道中有益微生物的存活率。國際益生菌和益生元科學(xué)協(xié)會（ISAPP）已將合成元的定義更新為“含有活性微生物和被宿主微生物選擇性利用的底物的混合物，能夠給宿主健康帶來益處”。
合生元有兩種類型：
協(xié)同型合生元：其中的底物能夠被制劑中的活性微生物利用，以增強(qiáng)其功效。
互補(bǔ)型合生元：是由益生菌與益生元組成的合生元，發(fā)揮作用的重點(diǎn)是宿主已有的微生物。
合生元有兩種作用模式：
?。╝）通過提高益生菌的活力而發(fā)揮作用；
?。╞）通過提供特定的健康效果而發(fā)揮作用。
合生元的使用與腸道菌群中選定細(xì)菌屬的數(shù)量的積極變化有關(guān)，并且對心臟代謝危險因素也具有有利影響，比如超重和肥胖、脂質(zhì)譜、炎癥、血糖水平和血壓。肥胖和超重的成年人在補(bǔ)充動物雙歧桿菌和聚葡萄糖6個月后，體重減輕，血漿膽汁酸水平降低，腸道菌群和腸道屏障改善，肥胖相關(guān)標(biāo)志物改善。
健康的超重志愿者補(bǔ)充嗜酸乳桿菌、乳雙歧桿菌、長雙歧桿菌、兩歧雙歧桿菌和反式低聚半乳糖3個月后，BMI、腰圍、體脂量和糖化血紅蛋白均有所降低，雙歧桿菌、乳桿菌、瘤胃球菌和疣微菌的數(shù)量增加。
在代謝綜合征患者中，補(bǔ)充由干酪乳桿菌、鼠李糖乳桿菌、嗜熱鏈球菌、短雙歧桿菌、嗜酸乳桿菌、長雙歧桿菌、保加利亞乳桿菌和低聚果糖組成的合生元，可以降低BMI、空腹血糖、胰島素抵抗，并提高胰高血糖素樣肽GLP-1和肽YY的水平。
一項(xiàng)針對老年代謝綜合征患者的隨機(jī)安慰劑對照臨床試驗(yàn)表明，補(bǔ)充植物乳桿菌、嗜酸乳桿菌、羅伊氏乳桿菌聯(lián)合菊粉和低聚果糖，可以改善患者的內(nèi)臟脂肪，縮小腰圍，降低血脂（總膽固醇、高密度脂蛋白膽固醇、甘油三酯）、高敏C反應(yīng)蛋白和TNF-α，降低代謝綜合征癥狀和血壓。
一種市售的合生元制劑含有7株活菌（乳雙歧桿菌W51、乳雙歧桿菌W52、嗜酸乳桿菌、植物乳桿菌、副干酪乳桿菌、唾液乳桿菌、乳酸乳桿菌）和2種益生元（低聚果糖、菊粉），研究人員每天給BMI≥25 kg/m2的受試者服用2-4粒。12周后，受試者乳酸桿菌的數(shù)量顯著增加，蛋白水解菌（比如大腸桿菌、變形桿菌、假單胞菌）數(shù)量顯著減少，腸道屏障功能受損的生物標(biāo)志物顯著降低。
連續(xù)飲用富含合生元（嗜熱鏈球菌、保加利亞乳桿菌、乳雙歧桿菌和乳清蛋白、菊粉、鈣、維生素D3）的酸奶10周，可以顯著降低代謝綜合征肥胖患者的體脂量，改善患者的血壓、胰島素敏感性和脂質(zhì)譜。
給冠心病患者補(bǔ)充含有益生菌嗜酸乳桿菌、干酪乳桿菌、兩歧雙歧桿菌和益生元菊粉的合生元制劑，可以改善患者的胰島素代謝標(biāo)志物、高密度脂蛋白膽固醇水平，降低血清高敏C反應(yīng)蛋白和脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物丙二醛水平，并升高血漿一氧化氮水平。
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后生元與心血管疾病
腸道菌群可以通過發(fā)酵不可消化的食物成分產(chǎn)生各種生物活性代謝物，來影響心臟代謝表型。后生元包括微生物代謝活動所釋放或產(chǎn)生的任何物質(zhì)，這些物質(zhì)直接或間接地對宿主健康有益。后生元雖然不含活菌，但可以通過與益生菌類似的機(jī)制對宿主健康有益。目前可用的后生元包括：
?。?）細(xì)菌和酵母菌向周圍液體中分泌的具有生物活性代謝物的無細(xì)胞上清；
?。?）微生物群釋放的由生物聚合物產(chǎn)生的胞外多糖；
?。?）微生物群絡(luò)產(chǎn)生的抗氧化酶，以防止活性氧的侵害；
（4）細(xì)胞壁碎片，包括細(xì)菌脂磷壁酸；
?。?）短鏈脂肪酸，腸道細(xì)菌分解植物多糖所產(chǎn)生的代謝物；
?。?）革蘭氏陽性和革蘭氏陰性細(xì)菌降解獲得的細(xì)菌裂解物；
?。?）腸道細(xì)菌產(chǎn)生的代謝物。
短鏈脂肪酸作為代謝物，可能是研究最多的來自腸道細(xì)菌的后生元，并被認(rèn)為是心血管代謝性疾?。ò?型糖尿病、肥胖和心血管疾病等）的潛在疾病改善和/或疾病預(yù)防因素。最豐富的短鏈脂肪酸乙酸可以通過刺激胰高血糖素樣肽GLP-1和肽YY等腸道激素的分泌對宿主能量和底物代謝產(chǎn)生有利影響，從而影響食欲，減少全身脂肪分解，降低全身促炎細(xì)胞因子水平，增加能量消耗和脂肪氧化。
短鏈脂肪酸不僅作為信號分子對腸道健康具有重要意義，而且可以進(jìn)入體循環(huán)，直接影響外周組織的代謝或功能。它們有利于調(diào)節(jié)脂肪組織、能量代謝、骨骼肌和肝臟組織，并有助于改善葡萄糖穩(wěn)態(tài)和胰島素敏感性。
后生元制劑，比如MDP（胞壁酰二肽）和Amuc_1100（嗜黏蛋白阿克曼氏菌的細(xì)胞壁成分），是通過先天免疫激活促進(jìn)心臟代謝益處的有希望的候選物。其它細(xì)菌衍生分子，比如某些脂多糖和氧化三甲胺，在免疫代謝機(jī)制中具有病理特征，可加劇心血管疾病的風(fēng)險。氧化三甲胺被定位為減輕心臟代謝并發(fā)癥的生物標(biāo)志物和可能的治療靶點(diǎn)。每日補(bǔ)充益生菌嗜酸乳桿菌、鼠李糖乳桿菌GG、動物雙歧桿菌、長雙歧桿菌可以降低健康成年男性血清氧化三甲胺水平。
后生元是一個新興領(lǐng)域，目前關(guān)于后生元與心血管疾病防治的研究還較少，其對心血管疾病影響的潛在機(jī)制也尚未闡明，研究它們在這些疾病中的有益作用具有重要意義。
總結(jié)
心血管疾病是全球范圍內(nèi)導(dǎo)致疾病和死亡的主要原因，已經(jīng)成為一項(xiàng)公共衛(wèi)生優(yōu)先事項(xiàng)，更好地預(yù)防和預(yù)測這些疾病對個人和社會都具有重要意義。越來越多的科學(xué)報告表明，維持健康的腸道菌群和穩(wěn)態(tài)的腸道環(huán)境是促進(jìn)宿主健康的因素，腸道菌群及其代謝物是心血管疾病開始和發(fā)展的主要貢獻(xiàn)者。調(diào)節(jié)腸道菌群及其相關(guān)代謝物為解決心血管疾病提供了有希望的途徑。
腸道菌群失調(diào)、腸道屏障紊亂和持續(xù)的低度炎癥是心臟代謝疾病發(fā)病中的“惡性循環(huán)”。飲食中加入益生菌、益生元、合生元和后生元作為營養(yǎng)補(bǔ)充劑似乎在恢復(fù)健康的腸道菌群、促進(jìn)有益細(xì)菌的生長和降低心血管疾病等慢性疾病的風(fēng)險方面起著關(guān)鍵作用。
飲食在塑造人類腸道菌群中也起著核心作用，尤其影響心血管疾病等慢性疾病的進(jìn)展。西式飲食模式的特點(diǎn)是飽和脂肪、鹽和蔗糖的攝入量高，而膳食纖維的攝入量低，這會促進(jìn)腸道菌群失調(diào)，使個體容易患心血管疾病。這種飲食方案與腸道菌群紊亂有關(guān)，其特征是微生物多樣性減少，厚壁菌門/擬桿菌門比例升高，大腸桿菌等促炎細(xì)菌水平增加，而腸道有益細(xì)菌減少，導(dǎo)致免疫系統(tǒng)變得容易受到心血管健康的有害影響。相反，以植物性食物為基礎(chǔ)的地中海式飲食對腸道菌群和預(yù)防心血管疾病具有深遠(yuǎn)的直接影響。地中海式飲食富含膳食纖維、omega-3必需脂肪酸、維生素和天然抗氧化劑，與氧化三甲胺水平降低、擬桿菌門比例較高和整體菌群更健康有關(guān)，從而導(dǎo)致短鏈脂肪酸水平升高和炎癥減少。
總之，益生菌、益生元、合生元和后生元結(jié)合健康飲食作為傳統(tǒng)臨床藥物治療的補(bǔ)充，可以為預(yù)防和治療心血管疾病開辟新的途徑。
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