膳食成分通过与肠道微生物组的相互作用显著影响衰老相关的健康结果。本综述汇编了人类饮食干预试验，涵盖从添加香料到地中海饮食等不同复杂度的干预方案。我们发现富含纤维和多酚的食物会显著富集产生短链脂肪酸（SCFA）的菌群（如粪杆菌属、罗氏菌属），并调节多种血浆和粪便代谢物。例如坚果结合热量限制可增加丙酸水平，尿石素介导的内脏脂肪减少，以及SCFA与多酚代谢物协同增强抗炎作用。特别在老年人和代谢功能受损人群中，简单的饮食调整即可产生明显的微生物组和代谢物变化。当结合热量限制时，这些食物能维持微生物多样性，增强抗炎效果。这些发现为开发靶向微生物组的饮食策略提供了依据。
图形摘要
图形摘要：饮食干预通过调节肠道微生物组成和代谢物影响宿主健康。干预范围从单一食物添加到复杂饮食模式，箭头显示饮食摄入到微生物变化再到宿主健康结局的路径。↑表示增加，↓表示减少。
1 背景：饮食模式、微生物调节与干预潜力
大规模流行病学研究显示，饮食习惯显著影响疾病风险、死亡率及健康衰老（1,2）。营养素类型和数量通过影响代谢与衰老通路（3）以及微生物组的组成和代谢产物（4,5），在心血管疾病、糖尿病、阿尔茨海默病等非传染性疾病中具有重要作用（6-14）。针对高风险饮食习惯（高钠、红肉、糖分摄入，低膳食纤维）开发的微生物组靶向饮食干预中，富含纤维和多酚的食物因其可被肠道微生物转化为有益代谢物（如SCFA、酚酸）而更具效果（15-18）。本文重点探讨这些饮食干预对肠道微生物组、宿主代谢物及肠道屏障功能的影响及作用机制。
2 微生物对膳食成分的代谢
2.1 纤维代谢与SCFA介导的宿主效应
膳食纤维经结肠微生物发酵产生SCFA（如乙酸、丙酸、丁酸，比例约3:1:1）。不同菌群产生不同SCFA：双歧杆菌产乙酸，粪杆菌产丁酸，拟杆菌等产丙酸（27-31）。丁酸可促进结肠上皮细胞能量供应、增强肠道屏障（34-36），并通过组蛋白去乙酰化酶（HDAC）抑制炎症反应（44-46）。丙酸在禁食/进食周期中呈现反向调节，通过抑制NF-κB活性降低IL-6、IFN-γ水平（47）。
2.2 蛋白质发酵与健康相关代谢物
在结肠近端主要发酵碳水化合物，远端则以残余肽和蛋白质为主，产生支链脂肪酸（BCFA）。BCFA水平升高与代谢失衡和结直肠癌相关（49-54），如共生梭菌产生的尿石素通过mTORC1促进胆固醇合成进而加剧肿瘤发展（54）。
2.3 纤维依赖的芳香氨基酸代谢产物
色氨酸代谢产物吲哚丙酸和苯丙氨酸代谢物苯基丙酸具有抗炎作用。研究发现纤维摄入通过跨喂养促进产吲哚丙酸菌群（如孢子梭菌）的生长（57）。吲哚丙酸浓度降低与2型糖尿病风险呈负相关（50），补充该代谢物可增强紧密连接蛋白occludin表达，改善肠道屏障（59,63）。
2.4 多酚的微生物代谢
多酚需要微生物转化提高生物可利用度（67-69）。例如绿茶中的表没食子儿茶素没食子酸酯可增加粪杆菌、双歧杆菌丰度，改善炎症性肠病的肠道屏障功能（74）。即使在无纤维饮食中，蔓越莓提取物仍可通过增加黏蛋白编码基因Muc2和Krüppel样因子4的表达抑制黏膜降解（75）。
2.5 多酚微生物代谢物的健康效应
Ellagitannins在戈登菌属作用下代谢为尿石素，其中尿石素A通过增强线粒体自噬延长寿命（79），降低结肠炎小鼠的炎症（81）。人体中，尿石素A作为AHR配体抑制IL6和PTGS2表达（82-84）。老年人补充1,000mg尿石素A可改善肌肉耐力（87）。
2.6 多酚-膳食纤维复合物的微生物降解
全谷物中的阿拉伯木聚糖与阿魏酸以酯键连接，某些拟杆菌可裂解此键释放抗氧化的阿魏酸（100）。这种协同效应在玉米麸皮干预中证实可显著降低低密度脂蛋白胆固醇（136）。
2.7 酚酸与SCFA的协同效应
郑等人发现，丁酸与苯乙酸、苯丙酸的组合在生理浓度下协同降低Caco-2细胞的IL-8分泌（73）。这种协同作用通过下调IL-8、TNF-α和VCAM-1表达实现，提示SCFA与多酚代谢物协同恢复肠道稳态（73）。
3 衰老和饮食对肠道环境的影响
3.1 肠道屏障衰老
衰老导致黏液层变薄、通透性增加。通过粪菌移植实验证实，老年小鼠的微生物可使年轻小鼠出现肠屏障损伤及神经炎症（103）。人类中，闭锁蛋白（zonulin）水平升高与衰老、肥胖及炎症相关（105-112），而更高微生物多样性与粪杆菌属丰度增加相关。
3.2 膳食纤维维持肠道稳态
纤维剥夺实验显示，无菌小鼠接受低纤维饮食后，黏液降解菌如嗜黏蛋白阿克曼菌（Akkermansia muciniphila）显著增加，导致黏液层变薄和炎症加重（113）。Holmberg等发现补充14g纤维可恢复黏液生成，通过Blautia属产生乙酸和丙酸实现（101）。但需注意Akkermansia在非小细胞肺癌免疫治疗中呈现U型关联：丰度低于4.8%的患者生存期最长（118）。
4 饮食干预：微生物组调节与基线特征
4.1 高蛋白低糖饮食的副作用
一项80名绝经后肥胖女性的8周极低碳水化合物代餐试验显示，SCFA水平下降，Akermansia增加，粪菌移植后艰难梭菌（Clostridioides difficile）异常增殖（121）。这凸显了饮食变化对微生物组和宿主生物标志物的复杂影响。
4.2 多酚干预的显著效果
MaPLE试验显示，8周多酚饮食（浆果、石榴汁、绿茶等）降低老年人的zonulin和钙卫蛋白，增加SCFA产菌丰度。血清代谢组分析显示马尿酸、儿茶酚硫酸盐等微生物代谢物增加（122-124）。
4.3 豆类干预的微生物调节
BEGONE试验中，每日摄入1杯豆类（16g纤维+14g蛋白质）使粪杆菌、真杆菌和双歧杆菌丰度增加，并改变宿主代谢物如哌可酸（131）。另一项中国127名糖尿病前期患者的16周豆类干预显示，直肠真杆菌、嗜黏蛋白阿克曼菌等丰度变化与纤维摄入量显著相关（135）。
4.4 膳食纤维的微生物效应
2024年玉米粉干预研究显示，精制面粉+玉米麸组显著降低LDL-C（136）。8周全谷物干预虽未改变菌群结构，但增加丁酸盐并促进2-氨基苯酚硫酸盐等代谢物排泄（137）。
4.5 坚果干预的代谢调节
每日23g核桃干预增加13个菌属丰度，特别是戈登菌属（Gordonibacter）与尿石素A相关（142）。另一项57g杏仁试验显示，α多样性增加且双歧杆菌脆弱亚种减少（143）。
4.6 热量限制结合坚果的协同作用
两项8周试验表明，坚果可缓解热量限制导致的α多样性下降，并降低肠通透性与炎症因子（145,146）。
4.7 地中海饮食的跨国家影响
NU-AGE试验显示，地中海饮食在五国老年人中均改善认知、降低虚弱和炎症。关键反应菌群包括普拉梭菌（Faecalibacterium prausnitzii）、霍氏真杆菌（E. hominis）等（147）。
4.8 热量限制型高多酚地中海饮食
DIRECT-PLUS试验比较三种饮食：健康饮食指南、传统地中海饮食、绿色地中海饮食（每日28g核桃+3-4杯绿茶+500ml Mankai奶昔）。绿色地中海饮食组Prevotella丰度增加，Dorea和Collinsella减少，且体重减轻更显著（17,149）。
4.9 个性化营养干预
PPT试验基于机器学习算法定制饮食，其肠道菌群丰富度和多样性改善优于地中海饮食，显著降低肠道上皮细胞脱落（151）。
5 讨论
本综述表明，即使是简单的饮食调整（如添加香料、豆类）也可显著改变微生物组成和功能。在老年人和代谢异常人群中，这类干预效果更为显著，可能与其基础菌群失衡有关。未来需要直接比较不同人群干预效果，并探索个性化策略的实际应用价值。通过增加豆类、坚果等摄入，可恢复宿主-微生物互作平衡，为高风险人群提供预防和支持。
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