《Mucosal Immunology》：Gut trialogue: How diet influences mucosal immune system-microbiota interactions
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这篇综述深入探讨了饮食、肠道微生物群与黏膜免疫系统之间复杂的相互作用。文章系统回顾了多种膳食成分（包括天然食物中的营养素和加工食品中的添加剂）如何通过调节微生物群组成和功能，进而影响宿主免疫平衡与肠道健康。作者强调了饮食作为关键环境因素，在维持肠道稳态和预防慢性炎症性疾病中的核心作用，并指出基于微生物群特征的个性化营养是未来重要的研究方向。
肠道是人体内一个复杂而动态的生态系统，这里栖息着数以万亿计的微生物， collectively 被称为肠道微生物群。它们与宿主的黏膜免疫系统（MIS）之间存在着精密的相互作用，共同维持着肠道环境的稳定。这种相互作用是健康的关键决定因素，它在抵御病原体和避免慢性炎症性疾病方面扮演着 pivotal 角色。而饮食，作为这一关系的核心媒介，深刻影响着微生物群的组成、功能以及宿主细胞的活性。
膳食纤维
膳食纤维是指植物性食物中不能被哺乳动物消化酶分解的组分。因此，与大部分在小肠被吸收的营养素不同，纤维能够到达盲肠和结肠，成为肠道微生物群潜在的代谢底物。流行病学研究表明，富含纤维的饮食与良好的健康状况广泛相关。
可溶性纤维，如果聚糖（菊粉）、低聚果糖（FOS）等，易被微生物发酵，产生短链脂肪酸（SCFA），如丁酸盐。丁酸盐通过其组蛋白去乙酰化酶（HDAC）抑制活性，在多种MIS细胞类型中抑制促炎基因表达，并促进调节性T细胞（Treg）的发育，从而发挥抗炎作用。此外，丁酸盐还能通过稳定缺氧诱导因子1（HIF-1）来保护上皮细胞。菊粉还能通过SCFA非依赖的方式，驱动3型天然淋巴细胞（ILC3）介导的白细胞介素22（IL-22）产生，从而促进上皮细胞增殖，减少微生物群 encroachment，并减轻低度炎症。
不可溶性纤维，如木聚糖、阿拉伯木聚糖和纤维素，其作用机制则有所不同。例如，商业生产的小麦纤维（富含木聚糖）能通过增加富含碳水化合物活性酶（CAZymes）的细菌，促进生物活性多酚（如异秦皮啶）的释放，进而重编程肠道巨噬细胞向M2样表型极化，其特征是优先使用氧化磷酸化（OXPHOS）和降低促炎基因表达。同时，它也能通过非SCFA分子促进Treg，从而在T细胞介导的结肠炎模型中起到保护作用。
值得注意的是，纤维的免疫调节活性并非总是有益的。例如，菊粉的摄入在易感个体中可能通过SCFA促进肝癌和结肠癌的发展，并且其激活的ILC2（特别是嗜酸性粒细胞）可能驱动2型炎症。
牛奶低聚糖
半乳糖低聚糖（GOS）和人类牛奶低聚糖（HMO）虽非植物来源，但功能类似膳食纤维。它们可作为益生元，增加双歧杆菌等有益菌的丰度，提高SCFA水平，并诱导Treg，从而在抑制食物过敏、抗炎等方面发挥作用。HMO的作用机制更为复杂，既包括微生物群介导的效应，也包括其复杂结构直接影响黏膜树突状细胞（DC）。
其他膳食成分
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蛋白质：未被完全消化的蛋白质被微生物代谢，产生包括胺类、硫化氢、对甲酚和氨等代谢物，这些物质可能对上皮细胞产生毒性。色氨酸的微生物代谢产物（如犬尿氨酸、多种吲哚类物质）是芳香烃受体（AhR）的配体，对黏膜免疫，特别是ILC发育有广泛影响。
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脂肪：饱和脂肪酸（SFA）能促进不健康微生物群模式（如γ-变形菌门增加，α-多样性降低），增加粪便脂多糖（LPS）并减少SCFA产生，从而促进低度炎症和肝脏脂肪变性。相反，Omega-3脂肪酸则能增加α-多样性，并 dampen TLR介导的炎症信号。
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微量营养素：维生素A（通过视黄酸）、维生素D等对肠道免疫调节至关重要。维生素D缺乏与γ-变形菌门富集有关，补充维生素D3可改善微生物群多样性。金属元素如铁、锌、铜的代谢也与微生物群和免疫系统功能密切相关。
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多酚：具有抗氧化和抗炎特性，可通过抑制活性氧（ROS）和核因子κB（NF-κB）通路直接作用，也可被微生物代谢为具有免疫调节活性的物质。
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食品添加剂：
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乳化剂：如羧甲基纤维素（CMC）、聚山梨酯80（P80）等，可在微生物群依赖的方式下诱导结肠炎并促进结直肠癌。它们改变微生物群组成和功能，从而激活宿主炎症。其影响甚至可能跨代持续。
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人工甜味剂：如糖精、阿斯巴甜，可通过微生物群介导的机制诱导小鼠葡萄糖耐受不良，并增强肠道炎症。
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食品着色剂：如诱惑红（Red 40）、日落黄，可通过干扰素γ（IFN-γ）+细胞毒性CD4+T细胞机制诱导结肠炎。
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纳米颗粒：如二氧化钛（TiO2）纳米颗粒，与结肠炎加剧和肿瘤发生有关。
研究策略与临床转化
利用无菌（GF）小鼠模型和体外微生物群模型（如MBRA, SHIME）有助于剖析饮食、微生物群和宿主之间复杂的相互作用。然而，将临床前研究发现转化为人类应用存在挑战，因为存在显著的个体差异。人类临床试验表明，对膳食干预（如纤维补充、乳化剂限制）的反应存在“应答者”和“无应答者”的差异，这凸显了个性化营养的重要性。
展望
肠道健康的状态由饮食、微生物群和黏膜免疫系统之间持续的三方对话所决定。未来的研究需要结合实验模型和转化性人类研究，更好地理解这些相互作用，从而开发出基于微生物群特征的、合理的、个性化的饮食策略，以促进肠道健康并预防相关疾病。机器学习等新技术的应用，有望在识别敏感微生物特征和预测个体对特定膳食成分反应方面发挥关键作用。
