食物对消化系统的影响

据WHO统计，目前全世界20岁及以上的成年人中有15亿人超重，其中2亿多男性和近3亿女性为肥胖。中国同样也面临着严重的健康问题。Reynolds等[1]在2000—2001年对15540名中国人进行流行病调查，以WHO标准判断男性超重率为24.1%，肥胖率为2.8%，女性超重率26.1%，肥胖率为5%[1]。肥胖成为影响健康的重大隐患，以及肥胖等因素引起的代谢综合征，如高血压与糖尿病，严重威胁人类的健康。据统计，目前我国已成为仅次于印度的全球第二大糖尿病国家，预测至2025年中国的糖尿病患者将超过3700万[2]。这些亚健康或疾病的发生不仅仅严重影响患者的身体健康和生活质量，同时也给各国造成了沉重的经济负担，因此预防或治疗慢性疾病已经成为21世纪全世界面临的最大公共卫生挑战之一，健康问题已经在全球范围内引起了广泛关注。

亚健康状态或疾病发生的机理复杂，通常认为与环境、遗传和饮食密切相关。在众多因素中，通过食物干预或改善亚健康或慢性病正逐渐引起了人们的重视。2010年，比利时科学家Szic等[3]提出食物可调节慢性病的观点。ZhaoLiping等[4]提出“慢性病的肠源性假说”，认为肠道菌群是人体的第二基因组，通过改善肠道菌群，有利于慢性炎症的消除并使宿主的代谢机能逐步恢复。消化系统(主要是肠胃)是与食物直接接触人体的第一个系统，是连接机体内环境和外部环境的桥梁，具有消化吸收功能、屏障功能、以及免疫与信号转导功能[5-7]。

当前食物成分调节肠道结构和功能(如肠上皮细胞屏障[8]与黏膜免疫[9])、调节肠道微生物[10]的作用机制方面的研究较少。本文对食物成分、微生物及其代谢物，以及肠道结构功能的三者之间的联系作用(图1)，以及对机体其他组织与器官造成的影响进行总结归纳，试图找出其中的内在联系。对全面地认识食物成分、微生物和肠道对健康的影响，对食物调节与促进人体健康，逆转亚健康状态以及干预慢性病具有重要借鉴意义。

1食物对消化系统(肠胃)的影响

消化系统由消化道和消化腺两部分组成[11]。消化道是一条起自口腔延续为咽、食道、胃、小肠(十二指肠、空肠、回肠)、大肠(盲肠、结肠、直肠)，止于肛门的一段很长的肌性管道，其中肠道是物质消化和吸收的主要场所。消化腺包括唾液腺、胰腺、肝脏、胃腺、肠腺，其主要功能是分泌消化液。

1.1肠道的基本结构和功能

1.1.1肠道的基本结构

典型的肠道组织结构分为黏膜层、黏膜下层、肌肉层以及外膜。黏膜层主要由上皮层、固有层和黏膜基层组成[12]。上皮层由单层柱状细胞组成(肠上皮细胞)，主要包括吸收细胞、杯状细胞、潘氏细胞、内分泌细胞及未分化细胞。吸收细胞数量最多，它是由密集而规则排列的微绒毛构成，每个细胞上微绒毛约有1000根，使细胞游离面面积扩大了约20倍；杯状细胞散布于吸收细胞间，能分泌黏液，具有润滑和保护作用，从十二指肠至回肠末端其数量逐渐增多；潘氏细胞位于绒毛底部，内含溶菌酶，同时具有分泌α-防御素的能力，具有一定的灭菌作用；内分泌细胞多集中在十二指肠上部，能分泌多种激素，如L细胞广泛分布于各肠段，分泌肠高血糖素；I细胞分布多见于十二指肠和空肠，分泌缩胆囊素-促胰酶素等；未分化细胞也称隐窝干细胞，胞体较小，细胞不断的增殖、分化、向上迁移，以补充绒毛顶端脱落的吸收细胞和杯状细胞，同时也具有分化成潘氏细胞和内分泌细胞的能力；固有层中富含免疫细胞，如T细胞、B细胞、巨噬细胞，除了含有大量分散的淋巴细胞外，还含有淋巴小结，在十二指肠和空肠多为孤立淋巴小结，回肠多为集合淋巴小结。黏膜基层由内环行和外纵行两层平滑肌组成。黏膜下层为疏松结缔组织，含有较多的血管和淋巴管；肌肉层包含内环行和外纵行两层平滑肌；外膜除十二指肠厚壁为纤维膜外，小肠其余部分的外膜均为浆膜。

1.1.2肠道功能

肠道功能主要包括消化吸收功能、屏障和免疫作用，如图2所示[13]。目前，对肠上皮细胞的消化转运功能研究较早也较为清楚，后两者逐渐成为研究热点。肠道屏障功能和免疫作用对维持肠道稳态具有重要的意义，肠道功能正常与否与肠道黏膜层密切相关，尤其是上皮层和固有层。肠道消化与吸收功能，肠上皮细胞在发挥这一功能中起着主要作用。在肠上皮细胞表面微绒毛的刷状缘上分布着大量的酶，如α-糊精酶、麦芽糖酶、蔗糖酶以及寡肽酶。胰淀粉酶的消化产物麦芽寡糖、麦芽糖以及从食物中摄入的蔗糖、乳糖等进一步在这些酶的作用下水解生成单糖，包括葡萄糖、果糖和半乳糖[14]。

肠上皮细胞对营养物质的吸收可以通过多种途径：主动转运，单纯扩散，易化作用，胞吞作用[15]。肠道的屏障功能，主要包括机械屏障、生物屏障和免疫屏障功能[16]。机械屏障主要由肠上皮细胞及其紧密连接蛋白构成，机械屏障可阻止肠腔中的大分子物质(如微生物、抗原)进入机体内部[17]。生物屏障是指与肠道相互依赖又相互作用的微生态系统平衡。肠道免疫屏障功能主要由分泌型IgA和肠上皮内淋巴细胞免疫监视构成。它能抵抗外来和自身抗原诱导免疫应答反应。这三者一起构成一个完整的肠道屏障，保护肠道免受外来的抗原和免遭异常的免疫应答反应[18]。

肠道的免疫功能由肠道黏膜免疫系统体现，它主要包括肠道黏膜上皮及固有层内呈弥散分布的淋巴细胞，以及组织化的淋巴组织(如派氏结、肠系膜淋巴结及较小的孤立淋巴滤泡)[19]。成人肠道黏膜面积至少有200m2，肠道内环境非常复杂，使肠道黏膜免疫系统长期曝露于各种病原体、食物和肠道共生菌群，因此肠道黏膜免疫系统形成了一套严格的调节机制区分各种抗原刺激并进行分类并迅速做出反应：对无害抗原(食物营养成分和有益菌种)能下调免疫应答，具有免疫耐受特性；而对有害抗原则产生体液和细胞免疫并排除抗原[20]。肠道黏膜免疫在调节肠道免疫耐受和免疫反应平衡扮演重要角色。此外，肠上皮细胞还具有信号识别与转导的功能，部分参与免疫作用。肠上皮细胞表面表达Toll样受体(TLRs)，识别肠腔内的抗原[21]。在正常情况下，细胞表面TLRs低水平表达，只有在疾病状态(炎症性肠病)下其表达显著增加，这在一定程度上增加了对肠道共栖微生物的耐受性。同时肠上皮细胞通过分泌的胸腺基质淋巴细胞生成素(TSLP)与T细胞上相应的受体结合来调节辅助型T细胞的分化，TSLP还能通过影响VA的代谢调节DCs细胞的功能[22]，揭示肠上皮细胞可参与肠道黏膜免疫的调控[23]。