據(jù)WHO統(tǒng)計，目前全世界20歲及以上的成年人中有15億人超重，其中2億多男性和近3億女性為肥胖。中國同樣也面臨著嚴重的健康問題。Reynolds等[1]在2000—2001年對15540名中國人進行流行病調(diào)查，以WHO標準判斷男性超重率為24.1%，肥胖率為2.8%，女性超重率26.1%，肥胖率為5%[1]。肥胖成為影響健康的重大隱患，以及肥胖等因素引起的代謝綜合征，如高血壓與糖尿病，嚴重威脅人類的健康。據(jù)統(tǒng)計，目前我國已成為僅次于印度的全球第二大糖尿病國家，預(yù)測至2025年中國的糖尿病患者將超過3700萬[2]。這些亞健康或疾病的發(fā)生不僅僅嚴重影響患者的身體健康和生活質(zhì)量，同時也給各國造成了沉重的經(jīng)濟負擔(dān)，因此預(yù)防或治療慢性疾病已經(jīng)成為21世紀全世界面臨的最大公共衛(wèi)生挑戰(zhàn)之一，健康問題已經(jīng)在全球范圍內(nèi)引起了廣泛關(guān)注。

亞健康狀態(tài)或疾病發(fā)生的機理復(fù)雜，通常認為與環(huán)境、遺傳和飲食密切相關(guān)。在眾多因素中，通過食物干預(yù)或改善亞健康或慢性病正逐漸引起了人們的重視。2010年，比利時科學(xué)家Szic等[3]提出食物可調(diào)節(jié)慢性病的觀點。ZhaoLiping等[4]提出“慢性病的腸源性假說”，認為腸道菌群是人體的第二基因組，通過改善腸道菌群，有利于慢性炎癥的消除并使宿主的代謝機能逐步恢復(fù)。消化系統(tǒng)(主要是腸胃)是與食物直接接觸人體的第一個系統(tǒng)，是連接機體內(nèi)環(huán)境和外部環(huán)境的橋梁，具有消化吸收功能、屏障功能、以及免疫與信號轉(zhuǎn)導(dǎo)功能[5-7]。

當前食物成分調(diào)節(jié)腸道結(jié)構(gòu)和功能(如腸上皮細胞屏障[8]與黏膜免疫[9])、調(diào)節(jié)腸道微生物[10]的作用機制方面的研究較少。本文對食物成分、微生物及其代謝物，以及腸道結(jié)構(gòu)功能的三者之間的聯(lián)系作用(圖1)，以及對機體其他組織與器官造成的影響進行總結(jié)歸納，試圖找出其中的內(nèi)在聯(lián)系。對全面地認識食物成分、微生物和腸道對健康的影響，對食物調(diào)節(jié)與促進人體健康，逆轉(zhuǎn)亞健康狀態(tài)以及干預(yù)慢性病具有重要借鑒意義。

1食物對消化系統(tǒng)(腸胃)的影響

消化系統(tǒng)由消化道和消化腺兩部分組成[11]。消化道是一條起自口腔延續(xù)為咽、食道、胃、小腸(十二指腸、空腸、回腸)、大腸(盲腸、結(jié)腸、直腸)，止于肛門的一段很長的肌性管道，其中腸道是物質(zhì)消化和吸收的主要場所。消化腺包括唾液腺、胰腺、肝臟、胃腺、腸腺，其主要功能是分泌消化液。

1.1腸道的基本結(jié)構(gòu)和功能

1.1.1腸道的基本結(jié)構(gòu)

典型的腸道組織結(jié)構(gòu)分為黏膜層、黏膜下層、肌肉層以及外膜。黏膜層主要由上皮層、固有層和黏膜基層組成[12]。上皮層由單層柱狀細胞組成(腸上皮細胞)，主要包括吸收細胞、杯狀細胞、潘氏細胞、內(nèi)分泌細胞及未分化細胞。吸收細胞數(shù)量最多，它是由密集而規(guī)則排列的微絨毛構(gòu)成，每個細胞上微絨毛約有1000根，使細胞游離面面積擴大了約20倍；杯狀細胞散布于吸收細胞間，能分泌黏液，具有潤滑和保護作用，從十二指腸至回腸末端其數(shù)量逐漸增多；潘氏細胞位于絨毛底部，內(nèi)含溶菌酶，同時具有分泌α-防御素的能力，具有一定的滅菌作用；內(nèi)分泌細胞多集中在十二指腸上部，能分泌多種激素，如L細胞廣泛分布于各腸段，分泌腸高血糖素；I細胞分布多見于十二指腸和空腸，分泌縮膽囊素-促胰酶素等；未分化細胞也稱隱窩干細胞，胞體較小，細胞不斷的增殖、分化、向上遷移，以補充絨毛頂端脫落的吸收細胞和杯狀細胞，同時也具有分化成潘氏細胞和內(nèi)分泌細胞的能力；固有層中富含免疫細胞，如T細胞、B細胞、巨噬細胞，除了含有大量分散的淋巴細胞外，還含有淋巴小結(jié)，在十二指腸和空腸多為孤立淋巴小結(jié)，回腸多為集合淋巴小結(jié)。黏膜基層由內(nèi)環(huán)行和外縱行兩層平滑肌組成。黏膜下層為疏松結(jié)締組織，含有較多的血管和淋巴管；肌肉層包含內(nèi)環(huán)行和外縱行兩層平滑肌；外膜除十二指腸厚壁為纖維膜外，小腸其余部分的外膜均為漿膜。

1.1.2腸道功能

腸道功能主要包括消化吸收功能、屏障和免疫作用，如圖2所示[13]。目前，對腸上皮細胞的消化轉(zhuǎn)運功能研究較早也較為清楚，后兩者逐漸成為研究熱點。腸道屏障功能和免疫作用對維持腸道穩(wěn)態(tài)具有重要的意義，腸道功能正常與否與腸道黏膜層密切相關(guān)，尤其是上皮層和固有層。腸道消化與吸收功能，腸上皮細胞在發(fā)揮這一功能中起著主要作用。在腸上皮細胞表面微絨毛的刷狀緣上分布著大量的酶，如α-糊精酶、麥芽糖酶、蔗糖酶以及寡肽酶。胰淀粉酶的消化產(chǎn)物麥芽寡糖、麥芽糖以及從食物中攝入的蔗糖、乳糖等進一步在這些酶的作用下水解生成單糖，包括葡萄糖、果糖和半乳糖[14]。

腸上皮細胞對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收可以通過多種途徑：主動轉(zhuǎn)運，單純擴散，易化作用，胞吞作用[15]。腸道的屏障功能，主要包括機械屏障、生物屏障和免疫屏障功能[16]。機械屏障主要由腸上皮細胞及其緊密連接蛋白構(gòu)成，機械屏障可阻止腸腔中的大分子物質(zhì)(如微生物、抗原)進入機體內(nèi)部[17]。生物屏障是指與腸道相互依賴又相互作用的微生態(tài)系統(tǒng)平衡。腸道免疫屏障功能主要由分泌型IgA和腸上皮內(nèi)淋巴細胞免疫監(jiān)視構(gòu)成。它能抵抗外來和自身抗原誘導(dǎo)免疫應(yīng)答反應(yīng)。這三者一起構(gòu)成一個完整的腸道屏障，保護腸道免受外來的抗原和免遭異常的免疫應(yīng)答反應(yīng)[18]。

腸道的免疫功能由腸道黏膜免疫系統(tǒng)體現(xiàn)，它主要包括腸道黏膜上皮及固有層內(nèi)呈彌散分布的淋巴細胞，以及組織化的淋巴組織(如派氏結(jié)、腸系膜淋巴結(jié)及較小的孤立淋巴濾泡)[19]。成人腸道黏膜面積至少有200m2，腸道內(nèi)環(huán)境非常復(fù)雜，使腸道黏膜免疫系統(tǒng)長期曝露于各種病原體、食物和腸道共生菌群，因此腸道黏膜免疫系統(tǒng)形成了一套嚴格的調(diào)節(jié)機制區(qū)分各種抗原刺激并進行分類并迅速做出反應(yīng)：對無害抗原(食物營養(yǎng)成分和有益菌種)能下調(diào)免疫應(yīng)答，具有免疫耐受特性；而對有害抗原則產(chǎn)生體液和細胞免疫并排除抗原[20]。腸道黏膜免疫在調(diào)節(jié)腸道免疫耐受和免疫反應(yīng)平衡扮演重要角色。此外，腸上皮細胞還具有信號識別與轉(zhuǎn)導(dǎo)的功能，部分參與免疫作用。腸上皮細胞表面表達Toll樣受體(TLRs)，識別腸腔內(nèi)的抗原[21]。在正常情況下，細胞表面TLRs低水平表達，只有在疾病狀態(tài)(炎癥性腸病)下其表達顯著增加，這在一定程度上增加了對腸道共棲微生物的耐受性。同時腸上皮細胞通過分泌的胸腺基質(zhì)淋巴細胞生成素(TSLP)與T細胞上相應(yīng)的受體結(jié)合來調(diào)節(jié)輔助型T細胞的分化，TSLP還能通過影響VA的代謝調(diào)節(jié)DCs細胞的功能[22]，揭示腸上皮細胞可參與腸道黏膜免疫的調(diào)控[23]。