撰文
Qi
脂肪是人类饮食中最集中的能量来源，在反式脂肪产生之前，人类饮食中主要存在以下几种脂肪类型：来自动物性食物和某些坚果的饱和脂肪，动植物油中的单不饱和脂肪，多不饱和脂肪以及痕量天然反式脂肪，而不同的饮食脂肪类型与不同代谢疾病风险相关。越来越多的证据还表明，肠道微生物组也会影响能量代谢，而不同的微生物群落对宿主能量平衡的贡献可能不同，例如，接受肥胖供体肠道微生物组的小鼠比接受消瘦供体的体内脂肪更多。此外，人类和小鼠的研究证据表明，肠道微生物组尤其对涉及脂肪差异的饮食变化反应迅速，且在一系列饮食导致的代谢性疾病中发挥因果作用。在此基础上，可以通过考虑饮食脂肪类型对哺乳动物代谢过程的影响及其对肠道微生物反应的下游影响，来增进对脂肪代谢的理解。
近日，来自哈佛大学的RachelN.Carmody等在CellMetabolism杂志上发表了一篇题为“Host-microbialinteractionsinthemetabolismofdifferentdietaryfats”的观点文章，这篇文章提供了哺乳动物脂肪消化和吸收机制的概述，并讨论这些过程如何因不同的饮食脂肪类型而有所不同。此外，文章概述了人类对不同饮食脂肪的新陈代谢反应如何对肠道微生物群落产生下游影响，从而差异性地促进能量获取和炎症反应。通过将宿主-微生物相互作用纳入对脂肪代谢的理解，可以对人类营养以及饮食驱动的代谢性疾病的潜在机制有更深入的了解。
1.宿主驱动的脂肪代谢
相对富含饱和脂肪和人工反式脂肪的饮食，与肥胖、2型糖尿病和心血管疾病的发病率上升有关，而相比之下，单不饱和脂肪和多不饱和脂肪通常被认为是中性或有益于代谢健康。用单不饱和或多不饱和脂肪等位取代饱和脂肪的研究已在很大程度上改善了对象的新陈代谢情况，然而，就健康而言，饱和脂肪是“坏”，单不饱和脂肪和多不饱和脂肪是“好”的传统观点并没有像以前那样明确，例如，不同的多不饱和脂肪酸本身对健康的影响可能会有所不同（图1）。
有趣的是，近年来日益流行的生酮饮食证实食物中的卡路里并不与能量获取对等。生酮饮食建议增加脂肪摄入量，以将碳水化合物的摄入量限制在总卡路里的5％-10％之间，尽管按生酮饮食习惯，日常饮食中脂肪的热量通常占总热量摄入的70％至80％，但短期生酮干预可导致体重减轻。此外，癫痫患儿通过生酮饮食可以最大程度地减少癫痫发作但并未表现出代谢疾病风险的增加。越来越多的证据支持肠道微生物组可能参与生酮饮食的代谢作用，例如可选择性降低双歧杆菌的相对丰度。
由此可见，代谢疾病的病因不应只局限在不同类型脂肪摄入量，还应包括多种生活方式因素例如久坐、碳水化合物消耗增加等。此外，有证据表明代谢健康与脂肪消耗量和脂肪分布差异之间存在强关联，而不应将饮食脂肪直接与代谢结果划上等号。
图1.人类饮食中脂肪酸的主要来源及可能的健康影响
尽管膳食脂肪在人体生理学中起着至关重要的作用，但目前对膳食脂肪在吸收动力学或它们对能量获取和其他代谢表型的下游影响方面的差异尚缺乏深刻的了解。哺乳动物脂质代谢的过程在小肠内分为五个步骤进行，饮食脂肪能否在小肠中逃脱消化取决于多种因素，包括摄入量、类型、同时摄入的纤维和蛋白质以及肠道菌群的组成。有证据表明，整个胃肠道中不同饮食脂肪的吸收并非固定，脂肪酸链的长度也影响消化和吸收，与较长的链条相比，较短的碳链表现出回肠末端吸收更大和更快的胃排空率。
此外，胆汁酸对饮食脂肪的有效乳化也是决定脂质消化率的关键。有人提出，初级胆汁酸可能仅对于分解和吸收碳链长度为c-16或更长的长链饱和脂肪酸是必需的；在短肠综合征患者中（一种导致胆汁酸产生减少的疾病），饱和脂肪的吸收率也比不饱和脂肪低，而补充外源性初级胆汁酸后，患者排泄物中脂肪减少，这对于长链饱和脂肪尤为明显，提示初级胆汁酸对于长链饱和脂肪的吸收尤为重要。总之，现有证据表明，不同膳食脂肪的乳化和吸收速率存在变化的空间，其中饱和脂肪的消化率似乎特别取决于胆汁酸含量。那么如果饱和脂肪在不同程度上逃避了消化，或需要提高胆汁酸活性以进行有效消化，则对脂肪代谢的更好理解将需要了解与结肠及驻留微生物群有关的机制。
二、肠道菌群与膳食脂肪的相互作用
高脂饮食已显示出能持续改变小鼠，大鼠和人类肠道微生物的结构和功能，移植入无菌小鼠后可促进能量吸收。此外，已显示高脂肪饮食引起的肠道菌群变化促进宿主发炎，暗示间接的可能性炎症介导的对能量获取的影响。肠道微生物可能间接影响脂肪代谢的一种机制是通过短链脂肪酸（SCFAs）和乳酸盐的肠道信号传导。乳酸盐和SCFAs是通过复杂碳水化合物的肠道微生物发酵产生的，既是宿主能源，又是信号分子，两者的生产有被证明可以减少小鼠肠道炎症下调上皮细胞的促炎反应。尽管有大量文献研究了高脂和低脂条件下肠道微生物对代谢结果的贡献，但对由不同饮食脂肪类型介导的作用的探索却很少之又少。
最近的研究表明，胆汁酸除了有乳化剂的作用外，还具有强大的抗菌性能，可能会帮助宿主抑制小肠中营养物质的竞争。因此，初级胆汁酸的产生可能促进肠道微生物组的变化，对宿主代谢产生不同的下游影响。尽管90％的初级胆汁酸池在回肠中被重新吸收，但其余的10％胆汁酸在结肠中的浓度可高达1mM，此外，不同类型微生物对胆汁酸的敏感性和反应各不相同，表明不同饮食脂肪水平和类型的胆汁酸生产差异可能直接影响肠道微生物组，进一步调查肠道微生物对胆汁酸产生和成分的影响可能会在不同饮食脂肪类型与更广泛的肠道微生物对能量代谢的贡献之间建立联系。
此外，肠道微生物组可以直接导致高脂饮食引起的宿主发炎和代谢疾病，例如，高脂饮食通过循环微生物衍生的脂多糖增加与低度全身性炎症相关，以及高脂饮食通过微生物从磷脂酰胆碱产生三甲胺（TMA），进而与动脉粥样硬化形成相关，而磷脂酰胆碱则存在于红肉和乳制品等富含脂肪的食物中。有趣的是，与食用椰子油（富含长链饱和脂肪）相比，食用大豆油（富含多不饱和脂肪）可促进小鼠的肥胖和糖尿病表型，这些数据提示炎症和代谢表型可能是由与肠道微生物及其接触食物类型所共同驱动。
三、源自膳食脂肪的能量共生功能体模型
由于脂肪的高度易消化性，传统上对脂肪代谢过程进行了建模，而没有过多考虑肠道微生物组。作者认为，不同脂肪类型的消耗量或膳食脂肪总水平的变化可以预期首先导致宿主驱动的脂肪代谢发生变化，也就是说，由于饱和脂肪酸的回肠消化率较低，饱和脂肪摄入量与多不饱和脂肪摄入量的增加可能会导致肠道吸收率下降。
在这篇文章中，作者提供了一个简化框架，使用卡路里和大量营养素匹配的饮食来评估宿主-微生物相互作用与饱和和多不饱和脂肪消耗量之间的差异类型。一个重要步骤将是了解脂肪类型对小肠中宿主驱动的脂肪代谢的作用，从机理上讲，可以通过给动物模型喂不同的高脂饮食方法并测量与脂肪乳化和吸收有关的宿主代谢过程来评估。需要注意的是，小鼠和人类在消化和代谢的重要方面有所不同，小鼠根据其快速的生活史表现出与人类不同的个体发育轨迹，从而降低了它们对饮食脂肪生长和发育的依赖。小鼠和人类还表现出基因组差异，这可能会影响他们对治疗的整体生理反应。例如，与人类相比，小鼠合成的初级胆汁酸范围不同，这可能导致不同的乳化或信号传导特性。肥胖和2型糖尿病等代谢性疾病的机理解释在很大程度上依赖于鼠类模型，目前尚不清楚这些发现在多大程度上容易转化为人类生理学。最终，将需要在人类中进行补充研究，以确定在动物模型中建立的表型和机制的转化潜力。
图2.源自膳食脂肪的能量共生功能体框架
总的来说，鉴于肠道微生物群对能量获取的贡献很大，不同的微生物群落对能量获取的贡献各不相同，并且肠道微生物群对饮食脂肪的反应发生变化，因此从饮食脂肪获取能量的全面研究需要考虑宿主与微生物之间的相互作用。根据先前观察到的饮食脂肪对胆汁酸吸收的依赖性差异，肠道微生物对饮食脂肪类型的敏感性以及肠道微生物对宿主驱动的脂肪吸收和胆汁酸产生的影响，理解人类和微生物共同居所对不同膳食脂肪的反应动力学可以帮助我们理解人类生物学的某些独特特征，并使我们更接近理解人类与微生物“伙伴关系”的基本性质。
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