Science｜高脂饮食诱发心血管病，又是肠道菌群“惹的祸”
国人究竟有多胖？根据《中国居民营养与慢性病状况报告（2020年）》，我国的超重肥胖率处于不断上升中，有50%的成年居民超重或者肥胖，18岁以上的居民超重率和肥胖率分别达到了34.3%和16.4%——中国，已经成为世界肥胖人口大国之一。
肥胖，饮食变化是主因
国人的超重与不健康的生活方式息息相关，其中，膳食结构不合理的问题尤为突出，表现为食物中脂肪供能比持续增加、食物高油高糖、蔬菜水果摄入量不足等等。
图1 DOI：10.1111/obr.12124
2015年的一项研究曾经调查了中国人在1991年~2011年间的饮食结构的变化，结果显示，20年间，中国人从碳水化合物中摄取的能量急剧下降，从66%降至54%，在一些大城市如北京、上海、重庆等，这一比例甚至更低。而从脂肪中摄取的能量比则从10%上升至32%。食用油的消耗量也发生了惊人的增长，1991年，19~59岁的人群人均每天消耗食用油23.4g，而到了2011年，这一数字上升至29.9g，随着食用油的消耗量增加，人们对食物的烹饪方式也逐渐发生了转变，从蒸、煮等较为健康的烹饪方法转变为煎炒、油炸食品。
烤串
由传统的低脂肪、高碳水化合物饮食向高脂肪、低碳水化合物的饮食转变当然会影响到人体的功能代谢，其中，就包括对肠道菌群的改变。人体肠道内的微生物数量众多，种类多样，虽然它们定殖于消化道内，但其对人体健康的影响远不仅仅局限于胃肠道。肠道菌群在肥胖和心血管代谢疾病中的作用也一直受到医药界的关注。
高脂饮食改变肠道菌群，引发健康预警
那么，高脂饮食对肠道微生物群有何影响？又是如何影响人体健康的？
2019年，青岛大学营养与健康研究院李铎教授在Gut杂志上发表了一篇题为Effects of dietary fat on gut microbiota and faecal metabolites, and their relationship with cardiometabolic risk factors: a 6-month randomised controlled-feeding trial的研究，探究了低脂肪饮食、中等脂肪饮食和高脂肪饮食对肠道微生物群、粪便代谢组学和血浆炎性因子的影响。
图2 DOI：http://dx.doi.org/10.1136/gutjnl-2018-317609
这项研究共纳入了217名健康成年人（18~35岁），所有参与者的BMI指数都需在我国肥胖标准之下。参与者们被分为3组，在为期6个月的研究中，他们被提供了3种不同的饮食。值得注意的是，这3种饮食的热量是相等的，除了研究者们用脂肪（主要是大豆油）取代了碳水化合物（主要是大米和小麦粉），作为参与者的部分能量来源，除此之外，其它的饮食几乎是一样的。
低脂饮食中，来自脂肪的能量为20%，碳水化合物的能量为66%，这相当于30年前中国很少出现肥胖人群时的营养结构；中脂饮食中，来自脂肪的能量为30%，碳水化合物为56%，与目前中国营养学会推荐的脂肪摄入量相当；高脂饮食中，来自脂肪的能量占了40%，碳水化合物的能量占比为46%，接近一些大城市中国居民目前的摄入量。
结果显示，中脂饮食和高脂饮食降低了厚壁菌和拟杆菌的比例，高脂饮食降低了 Faecalibacterium 属菌群的丰度，增加了Alistipes 和 Bacteroides 的丰度。在中国人群中，高丰度的Alistipes 和 Bacteroides可能与2型糖尿病相关。而低脂饮食则增加了Faecalibacterium 和 Blautia 属菌群的丰度。
粪便代谢物的组成在低脂饮食和高脂饮食中也发生了显著变化。比如低脂饮食后粪便中的吲哚和对甲酚的含量较低，而高脂饮食的粪便中，棕榈酸、硬脂酸和花生四烯酸等增高。吲哚是硫酸吲哚的前体物质，与慢性肾病患者的高血压和心血管疾病有关；棕榈酸和硬脂酸则被认为是可以刺激巨噬细胞、脂肪细胞、心肌细胞和肝细胞等的炎症信号，血浆中的棕榈酸和硬脂酸与2型糖尿病和心血管疾病的发病率呈正相关。
高脂饮食者血液循环中的促炎因子相较于低脂饮食者而言，也有明显增加。
总之，这项研究表明，即使在摄入相同热量的情况下，长期摄入高脂肪饮食也会造成健康成年人的肠道微生物群、粪便代谢物和促炎因子的变化，从而对健康造成不良影响，尤其是诱发心血管疾病、糖尿病等慢性疾病。
肠道菌群牵线，高脂饮食引发心血管病
当然，关于高脂饮食是怎么通过肠道菌群引发心血管疾病的，有一些研究对机理阐释得更为详细。其中的一种解释是肠道微生物将饮食中的胆碱降解为三甲胺（TMA），TMA在肠道中被吸收，再转运至肝脏中被氧化为氧化三甲胺（TMAO），TMAO与心血管疾病在内的许多慢性疾病的发病风险有关。专性厌氧梭菌芽孢杆菌和兼性厌氧的肠杆菌科被认为是产生TMA的主要来源，而后者会在高脂肪饮食个体的粪便中大量增加。
近日，Science杂志上发表的一篇文章，High-fat diet–induced colonocyte dysfunction escalates microbiota-derived trimethylamine N-oxide，对具体高脂饮食是如何促进肠道微生物群的变化的进行了探讨。
图3 10.1126/science.aba3683
研究人员使用饮食诱导的肥胖小鼠模型证明，高脂肪饮食会导致肠道粘膜的炎症和改变肠道上皮细胞的代谢，而这是因为高脂肪饮食损伤了线粒体的生物功能，导致结肠上皮氧合增加并且产生了更多的硝酸盐，这些改变促进了大肠杆菌的增殖，这些大肠杆菌将会促进胆碱的分解代谢，从而改变循环TAMO的水平。
最后，作者还在动物模型中证明，一种能够激活肠上皮细胞中线粒体生物能，用来治疗溃疡性结肠炎的药物——5-氨基水杨酸——可以减缓高脂饮食的小鼠血液循环中TAMO的增加。
这意味着，5-氨基水杨酸这类药物也许可以与肠道益生菌联合使用，以恢复健康的肠道环境，降低高脂饮食带来的心血管事件风险。
总之，高脂饮食的确会给健康带来损害，希望大家都能保持良好的饮食习惯和合理的膳食结构，健康生活！
作者：熊粤蛟