肠道菌群与营养代谢

肠道菌群是肠道内微生物的密集群落，在结肠中数量最多，通过发酵宿主无法消化的膳食成分，为宿主营养做出贡献。通过这种发酵，它从未被吸收的碳水化合物中回收能量，产生短链脂肪酸和某些维生素，并与宿主形成互惠互利的关系。

Definition

肠道菌群是栖息在胃肠道内的微生物群落；其在营养代谢中的作用是指一系列微生物活动——主要是结肠对不可消化底物的发酵以产生短链脂肪酸以及合成某些维生素——这些活动有助于宿主的营养供应。

Scope

本主题涵盖肠道微生物群落的组成和规模、其对营养的代谢贡献——主要是将不可消化的碳水化合物发酵成短链脂肪酸——以及通过益生元对菌群进行的膳食调节。本内容属于生理学和营养学参考资料，不提供益生菌、益生元或饮食处方。

Core questions

• 人类肠道菌群的组成和规模是怎样的？
• 微生物发酵如何促进宿主的营养和能量供应？
• 饮食（包括益生元）如何塑造菌群及其代谢产出？

Key concepts

• 宿主-菌群互惠共生
• 不可消化碳水化合物的结肠发酵
• 短链脂肪酸（乙酸、丙酸、丁酸）
• 从未吸收底物中回收能量
• 微生物合成维生素
• 益生元和膳食调节
• 群落多样性、稳定性和弹性

Mechanisms

肠道内栖息着一个微生物群落，其细胞数量与宿主自身的细胞数量相当（Sender et al., 2016），它们之间存在互惠互利的关系，即微生物获得营养丰富的栖息地，宿主则获得其自身缺乏的代谢能力（Bäckhed et al., 2005）。未能被小肠消化的碳水化合物进入结肠，在那里被菌群发酵成短链脂肪酸——乙酸、丙酸和丁酸——这些脂肪酸被宿主吸收和利用，从而回收了原本会损失的能量（Cummings et al., 1987）。这个群落的组成和代谢产出因个体而异，但表现出特征性的稳定性和弹性（Lozupone et al., 2012），并且可以通过饮食来塑造：被称为益生元的选择性发酵底物可以促进特定的微生物活动（Gibson & Roberfroid, 1995; Gibson et al., 2017）。

Clinical relevance

菌群的代谢作用为营养学和健康科学中关于膳食纤维、发酵和宿主-微生物相互作用的理解提供了信息。本条目描述了正常的微生物营养代谢，仅供参考和教育，不作为个体益生菌、益生元、饮食或治疗建议的依据。

Debates

如何定义“益生元”？

随着微生物组科学的进步，选择性发酵成分有益于宿主的最初概念得到了重新审视；国际专家共识更新并拓宽了益生元的定义和范围，完善了底物必须满足的标准。

Seminal works

• backhed-2005
• cummings-1987
• gibson-1995
• lozupone-2012

Frequently asked questions

肠道菌群如何帮助营养吸收？

它发酵宿主无法消化的膳食成分，特别是到达结肠的碳水化合物，产生宿主吸收并用于能量的短链脂肪酸，它还合成一些维生素。

什么是益生元？

益生元是宿主微生物选择性利用的膳食底物，以提供健康益处；随着对菌群理解的加深，其定义已通过专家共识随着时间推移而完善。