馬小清，黃鴻艷，周亞楠，王淑敏，盧 旭

（福建農林大學食品科學學院 閩臺特色海洋食品加工及營養(yǎng)健康教育部工程研究中心 福建省特種淀粉品質科學與加工技術重點實驗室 中國-愛爾蘭國際合作食品物質學與結構設計研究中心 福州 350002）

多糖是一種高分子化合物，是由10 個或10個以上的單糖脫水縮合形成的長鏈化合物，分子質量可達數(shù)百至數(shù)千萬，在自然界中分布廣泛，主要存在于植物、動物和微生物中[1]，具有整腸，免疫調節(jié)，降低血糖、血脂，控制肥胖，抗腫瘤，抗病毒，抗氧化，抗衰老，抗炎等多種生物活性[2]。海洋面積占地球表面積的70.78%，海洋內生物占地球總生物的87%[3]。海洋生物中富含多種生物活性代謝產物，例如多糖、蛋白質、肽、氨基酸和礦物質鹽等[4]。研究發(fā)現(xiàn)，海洋生物中存在許多天然活性多糖，越來越多研究人員開始注重對各種海洋類多糖結構和活性的研究[3]。海洋植物多糖的來源包括多種海洋植物，以海藻類多糖為主，海藻多糖主要通過水提醇沉法或以微波、超聲波、酶解法和超臨界CO2萃取法從綠藻、紅藻、褐藻及藍藻中提取[5]。海藻廣泛分布于冷溫帶的大陸沿岸和部分熱帶以及亞熱帶海岸，其中以我國廣東沿岸最高，其次是福建、臺灣和南海諸群島，最少的是黃海西岸（包括渤海區(qū)）[6]。中國是全球海藻生產的佼佼者，年產量高達135 萬t（干品），占全球海藻產量的3/4，其中野生海藻占全球每年海藻收獲量的27%，栽培海藻占全球每年收獲量的72%，因此海藻多糖是我國海洋生物中含量最豐富的植物多糖，其中多糖含量為其干重的20%～76%[4]。海洋動物多糖主要包括以D-葡萄糖為基本結構，在動物體內起貯藏作用的淀粉和糖原，分別為以葡萄糖醛酸、硫酸葡萄糖胺為基本結構且具有一系列生物活性的肝素、透明質酸，以及以半乳糖、N-乙酰葡萄糖胺為基本結構的硫酸角質素等[1]。海洋微生物多糖的來源主要是一些典型的海洋微生物，包括細菌（放線菌屬、菌絲菌屬、藍細菌屬和變形桿菌屬）、真菌（子囊菌、擔子菌屬和梭菌屬）、酵母菌（子囊菌和擔子菌屬的幾個屬）[7-8]。有研究發(fā)現(xiàn)，海洋多糖的功能主要集中在抗腫瘤、抗氧化、調節(jié)免疫、減輕代謝綜合征等幾個方面[9]。

近年來隨著“腸道菌群”這一代名詞的出現(xiàn)，有新證據(jù)表明駐留在哺乳動物腸道中的腸道菌群在宿主健康、營養(yǎng)、代謝和免疫穩(wěn)態(tài)方面起著至關重要的作用[10]，而這些作用的發(fā)揮主要依賴于不易消化的纖維和多糖作為菌群的能源物質，然而，海洋多糖屬于另一類膳食纖維，其保持生物活性的同時對機體無其它顯著影響，這可能與腸道菌群有關[11]。周雪為解析口服肝素對胃腸道環(huán)境的影響，對小鼠灌胃熒光肝素，通過體外培養(yǎng)腸道菌群與肝素及肝素類衍生物體外共孵育，發(fā)現(xiàn)灌胃1 個月，對小鼠的生長無明顯毒害作用，體重變化趨勢，結腸長度，結腸結構和脾重指數(shù)均沒有明顯差異；長期灌胃導致小鼠腸道菌群生物多樣性下降，通過LEfSe（LDA effect size）分析發(fā)現(xiàn)灌胃后在屬水平上對菌群機構差異影響較大，如灌胃肝素后共生菌 （Parasutterella）、抗炎細菌艾克曼菌（Akkermansia）、產丁酸腸道單胞菌（Intestinimonas butyricimonas）和另枝菌屬（Alistipes）相對豐度增高，而腸桿菌屬 （Enterorhabdus）、嗜膽菌屬（Bilophila）、厭氧棍狀菌屬（Anaerotruncus）、杜氏桿菌屬（Dubosiella）等菌屬豐度下降，說明肝素具有調節(jié)腸道菌群結構，富集擬桿菌，抑制大腸桿菌志賀菌屬生長的作用，而對小鼠正常生長、行為和狀態(tài)均無影響[12]。

此外，一系列研究發(fā)現(xiàn)，海洋多糖與腸道菌群之間具有相互協(xié)同改善腸道健康的作用[2]。一方面，海洋類多糖可以通過調節(jié)腸道菌群比例，從而增加有益菌數(shù)量，降低有害菌數(shù)量。海參多糖干預會加快腸道菌群的恢復和平衡重建。正常小鼠抗生素處理后，有益菌厚壁菌門（乳桿菌屬和梭菌屬）明顯降低，出現(xiàn)致病菌擬桿菌門（卟啉單胞菌屬），并占據(jù)主導地位，經海參多糖處理后，厚壁菌門數(shù)量逐漸恢復，擬桿菌門逐漸減少[12-13]。海帶多糖和巖藻多糖可使乳酸桿菌益生菌（可通過與樹突狀細胞兩者濃度變化引起抗感染因子和促炎因子表達的變化，起到調節(jié)腸黏膜免疫功能的作用）增加，使大腸桿菌致病菌（使腸道功能得以改善，同時維持體液和電解質平衡以及給宿主提供所需能量）降低[14-15]。另一方面，腸道菌群可將多糖降解為單糖，促進機體的消化吸收，同時還能產生具有一定生物活性的代謝產物。如短鏈脂肪酸（Short chain fatty acids，SCFAs），包括甲酸、乙酸、丙酸和丁酸（化學式見表1[16-19]）。據(jù)相關報道，哺乳動物近端結腸SCFAs 濃度為120 mol/L，遠端結腸SCFAs 濃度為90 mol/L，乙、丙、丁酸含量最高占90%，比例為3 ∶1∶1，水產動物中，乙酸濃度最高，20～29 mmol/L，而丙酸、丁酸濃度較低。所有SCFAs 中，丁酸和丙酸可以調節(jié)腸道生理和免疫功能，而乙酸是脂肪合成和糖異生作用的底物[15]。Zhu 等[10]的動物實驗表明海參硫酸多糖（Sulfated polysaccharide from sea cucumber，SCSP）及其解聚多糖（Depolymerized SCSP，d-SCSP）可通過促進BALB/c 增加小鼠腸道內益生菌——艾克曼菌（Akkermansia）、擬普雷沃菌（Alloprevotella）、厚壁菌門屬（Blautia）、擬桿菌屬（Bacteroides）和梭狀芽孢桿菌BB60 組（Clostridialesvadin）的豐度，減少有害菌變形桿菌（Proteobacteria）的豐度，同時經SCSP 和d-SCSP 處理使總SCFA 顯著增加，產生SCFAs 的細菌系統(tǒng)型的上調與盲腸中SCFAs水平的升高呈正相關，特別是乙酸和丙酸。值得注意的是，SCSP 顯著提高了丁酸的濃度，而d-SCSP沒有提高。

表1 短鏈脂肪酸的化學式及其生物活性Table 1 Chemical formula and biological activity of short-chain fatty acids

1 海洋多糖的種類和結構

海洋生物多糖種類繁多，根據(jù)其來源可分為海藻多糖、海洋動物多糖、海洋微生物多糖3 類。海藻多糖主要從海藻中提取出來的，海藻主要集中在我國福建、山東、遼寧和廣東地區(qū)，其中以海帶為主要來源，約占70%，以裙帶菜、紫菜和江蘺為來源的分別占16%，10%，13%，其它海藻來源的占1%[20]。根據(jù)其天然色素沉著，海藻通常在門類級別上可分為三大類，即褐藻類、紅藻類和綠藻類[17]。褐藻類指富含蛋白、藻酸鹽和巖藻糖聚糖類型的多糖，包括單糖亞基，例如葡萄糖、鼠李糖、半乳糖、巖藻糖、木糖、甘露糖、葡糖醛酸和甘露糖醛酸；紅藻類指富含角叉菜膠、瓊脂和瓊脂糖類型的多糖，其多糖成分主要由葡萄糖、半乳糖和3，6-脫水半乳糖組成；綠藻類指包含纖維素、甘露聚糖、硫酸鼠李聚糖的多糖，由單糖亞基組成，例如葡萄糖、甘露糖、鼠李糖、木糖、艾杜糖醛酸和葡萄糖醛酸。具體見圖1[4]。

圖1 紅藻類、綠藻類和褐藻類的多糖類型及其分子結構Fig.1 The polysaccharose types and molecular structures of red algae，green algae and brown algae

海洋動物多糖來源于海洋動物結締組織基質和細胞間質，包括從海綿、刺參、海星中提取的硫酸多糖，從蝦、蟹中提取的甲殼質，從烏賊、扇貝、文蛤、鮑魚中提取的糖胺聚糖和酸性黏多糖等[21]。海洋微生物分布廣泛，近海口、?？?、海洋內灣處、深海底泥、海洋層積物和海洋極端環(huán)境中均有分布。而海洋微生物多糖是指從某些細菌、真菌、放線菌及酵母中產生的碳水化合物的總稱，其從形態(tài)上可分為3 類：胞內多糖、胞壁多糖、胞外多糖。其中胞內多糖是構成微生物細胞的主要成分，如淀粉和糖原，胞壁多糖黏附在細胞表面，是構成微生物細胞壁（由N-乙酰葡萄糖胺和N-乙酰胞壁酸組成糖鏈結構的肽聚糖）的主要成分，而胞外多糖是由微生物細胞產生并分泌到微生物細胞外部培養(yǎng)基中的多糖。如黃桿菌屬中的黃原膠，根瘤菌中的琥珀酰聚糖，假單胞菌屬和棕色固氮菌中的細菌藻酸鹽以及出芽短梗霉菌中的普魯蘭多糖等[7]。同一種類的海洋多糖又具有多種組成成分，其組成形式眾多，包括糖苷鍵類型連接方式異頭碳構型、糖環(huán)構型、取代基等多種形式（具體見表2[1，22]）。

表2 海洋類多糖的種類及結構Table 2 Types and structures of marine polysaccharides

（續(xù)表2）

2 海洋多糖對腸道菌群的作用

2.1 調節(jié)腸道菌群的結構和組成

腸道是營養(yǎng)極其豐富的人體內環(huán)境，含有大量的微生物，腸道微生物根據(jù)細菌的代謝特點可分為需氧菌、厭氧菌和兼性厭氧菌。根據(jù)細菌對宿主的作用可分為共生菌、條件致病菌、病原菌[37]。其中，腸道的優(yōu)勢菌群是占腸道微生物的99%以上的共生菌，由厭氧菌及兼性厭氧菌構成，如擬桿菌、雙歧桿菌（調節(jié)細胞生長和細胞增殖，調節(jié)免疫系統(tǒng)，降低患代謝綜合癥的風險[38]）、乳桿菌（可通過減少動物腸道內致病性大腸桿菌的易位，增加peyer 結中淋巴細胞數(shù)量，從而改善腸道免疫功能，也可黏附于腸上皮細胞，促進黏液糖蛋白的分泌，同時加強細胞間緊密連接功能，上調細胞保護性熱休克蛋白，起到防止IEC 凋亡的作用[39]）。條件致病菌以兼性厭氧菌為主，在腸道內數(shù)量較多，與共生菌達成生態(tài)平衡，在腸道菌群紊亂時可大量增殖，如腸球菌、大腸桿菌（治療潰瘍性結腸炎有顯著的效果，它的治療機制是通過Toll 樣受體2（TLR-2）識別系統(tǒng)減少促炎性細胞因子白介素2（IL-2）、腫瘤壞死因子（IFN-γ）和腫瘤壞死因子（TNF-α）的表達，同時提高白介素10（IL-10）、白介素8（IL-8）和白介素1β（IL-1β）的分泌量[40]）。在消化道中占主導地位的腸道菌群由五大門類包括厚壁菌門 （Firmicutes）、擬桿菌門（Bacteroidetes）、放線菌門（Actinobacteri）、變形菌門（Proteobacteria）、疣微菌門（Verrucomicrobia）以及古生菌中的廣古菌門（Euryarchaeota）構成[38]。其中擬桿菌門和厚壁菌門占腸道微生物的90%左右，不同的腸道菌群具有不同的結構和組成，對人體健康有著巨大的影響[37]。

目前很多研究表明，海洋多糖對腸道菌群的結構和組成具有一定的調節(jié)作用[3]。特殊結構的海洋多糖對腸道菌群的影響及相關檢測方法見表3，如Shang 等[32]發(fā)現(xiàn)飲食中添加硫酸軟骨素（CS）及其低聚糖（CSO）對腸道菌群結構的調控與生物體性別有關，口服CS 和CSO 后雌性小鼠群體糞便中微生物群的細菌多樣性有所降低，而在雄性中顯著增加；CS 會增加乳酸桿菌和其它SCFA（尤其是丁酸） 產生細菌的數(shù)量，CS 及其衍生物可增加革蘭氏陰性細菌的豐度。

表3 幾種海洋多糖對腸道菌群的影響Table 3 Effects of several marine polysaccharides on intestinal bacteria

（續(xù)表3）

2.2 通過腸道菌群發(fā)揮生物活性

2.2.1 抗腫瘤活性 癌癥具有高發(fā)病和死亡率的特點，是世界性健康問題[54]。天然產物的替代療法是一種可能的治療方法[55]。海洋多糖因具有一定的抗癌活性而引起關注，其通過腸道菌群發(fā)揮抗腫瘤作用的機制主要有兩種：1） 抑制癌細胞增殖并促使其凋亡；2）激活免疫細胞，增強機體免疫功能。海洋植物海藻富含多種生物活性化合物，其總膳食纖維含量為25%～70%，可溶性膳食纖維含量達到50%～80%，具有潛在的益生元作用[55-56]。其有助于增加結腸有益微生物（如乳酸桿菌和雙歧桿菌）的水平，雙歧桿菌可降低致癌因子啟動子并減少毒素基因代謝，促進癌癥生物標志物轉移，調控癌細胞增殖；促進SCFA（短鏈脂肪酸，尤其是丁酸鹽的產生） 的發(fā)酵和產生，SCFA 通過控制p21 蛋白 （p21 為細胞周期調節(jié)劑，也是細胞依賴性酶CDK 與細胞周期蛋白CB1 的抑制劑）來阻礙組蛋白脫乙酰基酶 （HDAC 為基因表達的表觀遺傳調節(jié)劑）的釋放，以此發(fā)揮抗癌作用；此外，還能降低入侵病原體的水平，減少腐敗化合物生成，進而誘導免疫反應預防結腸癌[56]。

2.2.2 抗氧化活性 在細胞有氧代謝過程中產生的自由基/活性氧（ROS），能在調節(jié)體內細胞生長的同時抑制人體對細菌和病毒的感染，然而過量活性氧（如超氧陰離子或過氧化氫）會導致人類某些慢性疾病的發(fā)生[57]。由木糖、葡萄糖醛酸和鼠李糖聚合物組成，主要的重復二糖單元為α-LRhap-（1-L）-D-Xyl 和→4）-β-D-GlcpA-（1→4）-α-L-Rhap 的滸苔多糖 （Enteromorpha proliferapolysaccharides，EPP），通過其抗氧化作用有效保護生物體免受氧化損傷[58]。其作用途徑為：1）主要是通過直接清除生物、化學和物理來源的多種活性氧（Reactive oxygen species，ROS），如DPPH 自由基、羥自由基和超氧陰離子等來實現(xiàn)的。EPP 的3 個組分：EPP-1、EPP-2 和EPP-3 均為吡喃型多糖，EPP-2 可能是含有β-D-吡喃葡萄糖和蛋白質復合的酸性多糖，ESP-3 為含有β-D-吡喃葡萄糖的酸性多糖。3 個多糖分離純化組分 （EPP-1、EPP-2、EPP-3）對DPPH 自由基、羥自由基和超氧陰離子的清除能力隨濃度的增加而增強，對DPPH 自由基清除率最強的是EPP，EPP-1 和EPP-2 的清除能力低于EPP 和EPP-3。EPP 的超氧陰離子清除能力明顯優(yōu)于其它3 組，其質量濃度為1 mg/mL 時，清除能力達到4 組最高，即28.74%。對羥自由基清除率最高的為粗多糖，在其質量濃度為2 mg/mL 時達到62.31%，其次為EPP-3，清除能力接近于粗多糖[59]。2）刺激并提高酶活性。EPP 可以改善內源性抗氧化酶的活性，例如過氧化氫酶、谷胱甘肽過氧化物酶和超氧化物歧化酶（氧化應激期間抵抗活性氧ROS 的主要防御系統(tǒng)）；滸苔多糖可降低老鼠血清中馬來二醛（MDA）的含量，低含量的MDA 有助于抑制氧化應激和脂質過氧化的發(fā)生[26]。

2.2.3 減輕代謝綜合征 代謝綜合征（MetS）是以肥胖、糖代謝異常（糖尿病或糖調節(jié)受損）、血脂異常、高血壓等多種疾病或危險因素在人體聚集的綜合性臨床癥狀[60]。巖藻依聚糖是一類主要存在于食用褐藻中的硫酸化多糖，其通過調節(jié)腸道菌群減輕MetS，天然巖藻依聚糖一般具有兩種類型的主鏈，其中I 型鏈由α（1→3）連接的巖藻糖組成，II 型鏈由交替的α（1→3）和α（1→4）連接的巖藻糖組成，巖藻多糖對MetS 的主要作用見圖2[61]。

圖2 巖藻多糖減輕代謝綜合征的作用機制Fig.2 The mechanism of algae polysaccharose reduces metabolic syndrome

1） 高脂飲食（HFD）下抑制肥胖小鼠的體重增加并減少體脂含量。Li 等[62]使用來自格皮氏海參（Pearsonothuria graeffei）（Dfuc-Pg）和墨西哥肥仔刺參（Isostichopus badionotus）（Dfuc-Ib）兩種海參巖藻低聚糖 （Dfuc-Pg 以4-O-磺基為主，而Dfuc-Ib 以2-O-磺基為主，Dfuc-Pg 的分子質量量介于760 u 至2 490 u 之間，而Dfuc-Ib 的分子質量介于760 u 至2 906 u 之間） 喂養(yǎng)高脂飲食（HFD）小鼠，結果發(fā)現(xiàn)，喂食后HFD 小鼠的體重、肝臟質量和附睪脂肪質量顯著降低 （P＜0.05），Dfuc-Pg 和Dfuc-Ib 均可抑制由HFD 引起的高脂血癥、肥胖癥和炎癥。值得注意的是，Dfuc-Pg 可以抑制巨噬細胞浸潤到脂肪組織中，具有比Dfuc-Ib更好的抗炎活性。同時，兩種依聚糖通過減少厚壁菌門的豐度而增加擬桿菌的豐度來逆轉腸道菌群的營養(yǎng)不良，特別是結腸菌群的營養(yǎng)不良。此外，抗肥胖作用還包括抑制過氧化物酶體增殖或脂肪細胞分化，激活受體γ（PPARγ）的表達和腺苷單磷酸蛋白激酶（AMPK）的磷酸化，從而降低脂肪細胞標記蛋白PPARγ 和CCAAT 增強子結合蛋白α的表達。其多糖可以通過改變腸道微生物群（GM）中葉綠素的相對含量來預防肥胖癥，還可以通過修復腸壁屏障和減少炎癥來減輕肥胖[62-63]。

2） 抗高血脂癥，改善血脂水平和減輕HFD誘導的肝脂肪變性。Liu 等[64]研究裙帶菜中巖藻依聚糖對BALB/c 小鼠腸道菌群及血脂異常的影響，對高脂飲食組（HFD）分別以50 mg/（kg·d）和100 mg/（kg·d）的巖藻多糖灌胃8 周，結果發(fā)現(xiàn)巖藻依聚糖可顯著降低血清總膽固醇、低密度脂蛋白膽固醇（LDL-C）和肝臟膽固醇水平（P＜0.05），以及膽固醇相關蛋白 （HMGCR，SREBP-2） 的表達（P＜0.05），從而使脂肪造成的肝組織惡化得以改善。同時，腸道菌群的16S rRNA 基因序列分析表明：巖藻依聚糖高度富集了有益于宿主健康的良性微生物，包括阿克曼粘菌和短鏈脂肪酸產生菌（如擬普雷沃菌屬，其豐度與肥胖、糖尿病和代謝綜合征呈負相關關系）、瘤胃球菌科（Ruminococcaceae，能代謝多種多糖和纖維）、厚壁菌門屬（能產生SCFA）和擬桿菌屬（能產生SCFA，可促進丙酸酯的產生，從而限制體內乙酸酯類化合物的脂質合成），增加小鼠腸道中的艾克曼菌（具有改善糖尿病、肥胖癥和闌尾炎等疾病作用）和乳桿菌屬（Lactobacillus，與胰島素抵抗相關，豐度與空腹血糖呈正相關）的豐度，并降低消化球菌屬（進行酯化和脫硫的細菌），理研菌屬（Rikenellaceae，豐度與免疫反應呈負相關）和另枝菌屬（豐度與疏水性膽汁酸BAs 如CDCA 和DCA 水平呈負相關）的豐度。結果表明巖藻依聚糖可通過增強HMG-CoA還原酶（HMGCR）和SREBP-2（肝臟中膽固醇和脂肪酸合成的生物合成的重要激活劑） 改善血脂異常，并調節(jié)HFD 喂養(yǎng)小鼠的腸道微生物群。其機理主要是腸道菌群酶將多糖轉化為短鏈脂肪酸（SCFA），SCFA 又通過肝臟中脂肪形成和糖異生的代謝途徑和炎癥信號通路，促進宿主的新陳代謝[61，64-65]。3）抗糖尿病和改善HFD 誘導的葡萄糖耐受不良和胰島素抵抗。巖藻依聚糖可通過激活5' 腺苷單磷酸激活蛋白激酶（AMPK）調節(jié)腸道菌群，改善葡萄糖耐量，并通過增加血清脂聯(lián)素濃度（Serum adiponectin concentrations）來改善胰島素敏感性[61]。

2.2.4 調節(jié)免疫活性 海洋類多糖免疫的調節(jié)功能主要針對非特異性和特異性免疫。非特異性免疫可立即對非宿主物質（而非病原體）作出反應并發(fā)出信號，涉及巨噬細胞和淋巴細胞；隨后激活特異性免疫，涉及B 和T 淋巴細胞[26]。徐明軍等[66]發(fā)現(xiàn)抗生素會使小鼠菌群與免疫能力失衡，并使小鼠腸道血清因子IL-2 （IL-2 為T 細胞生長因子，能夠活化Th1 細胞，促進CTL 的增殖，參與抗體反應）、INF-α（TNF-α 促進T 和B 淋巴細胞增生）的水平顯著降低；通過將部分高海藻多糖的原料粉末 （配方為滸苔15%、鹿角菜15%、裙帶菜15%、香菇15%、滑菇10%、舞菇10%、刺五加5%、青蒿5%、海參干粉5%、蛹蟲草5%）與正常成分的鼠糧以1∶2 的比例混合制成配方鼠糧；經灌胃后，該海藻類的功能食品能有效恢復小鼠失調的腸道菌群，顯著提高腸道血清中的IL-2 和INF-α至正常水平[66]。Bhatia 等[67]發(fā)現(xiàn)越南紫菜中提取的硫酸多糖（Fucoidan）是一種雜多糖，主要由巖藻糖、半乳糖和硫酸鹽組成，甘露糖、葡糖醛酸、葡萄糖、鼠李糖、阿拉伯糖和木糖的含量較低，它可以通過改善小鼠腸道菌群，下調促炎因子，如TNFα，IL-1，IL-1β，IL-6 水平，上調抗炎因子IL-10 的水平，激活一氧化氮合酶，提高機體的一級抗體反應與結合模式識別受體的能力，影響腸道巨噬細胞功能；益生菌可通過差異性消耗葡萄糖、谷氨酰胺和氧，促進巨噬細胞的兩種主要炎性表型M1/M2 極化【M1 表型由細菌脂多糖（LPS）和Th1 促炎細胞因子，如IFN-γ、TNF-α 和IL-1β 或兩者的極化信號觸發(fā)；而M2 表型由Th2 細胞因子，如IL-4 和IL-13 以及抗炎細胞因子IL-10 和TGFβ或糖皮質激素觸發(fā)】，并改變代謝途徑（包括吞噬作用、抗原呈遞和產生細胞因子），修飾腸道黏膜，顯著增加淋巴和單核細胞。上述表明硫酸化的越南紫菜多糖通過益生菌作用，促進巨噬細胞活化，提高機體免疫力[67-69]。

3 間接影響腸道微生物菌群的功能活性

腸道菌群作為最龐大和復雜的微生態(tài)系統(tǒng)，定植于宿主腸道內，與宿主互利共生并相互影響，宿主為腸道菌群提供安逸舒適的環(huán)境，而腸道菌群及其代謝產物可促進宿主的進化和功能成熟，幫助宿主完成一系列自身不能實現(xiàn)的生理功能[70-71]。不同的菌群與代謝疾病的關系見表4。

表4 部分腸道菌群及其生理功能Table 4 Parts of the intestinal flora group and its physiological function

3.1 參與調控宿主營養(yǎng)物質代謝

腸道菌群中存在著與海洋多糖代謝有關的關鍵酶，復雜的多糖可在體內被降解和代謝?？沙醪浇到膺@些復雜多糖的細菌被稱為初級降解菌，包括擬桿菌屬、雙歧桿菌屬、魯米諾球菌屬、玫瑰菌屬、面桿菌屬、厭氧桿菌屬或副鏈球菌屬的種屬[63]。Xu 等[19]使用人糞便接種物體外發(fā)酵模型，研究海壇紫菜多糖 （Porphyra haitanensis polysaccharides，PHP）及其在胃腸道中的可發(fā)酵性和益生元作用。隨著發(fā)酵的進行，PHP 逐漸解聚，并被腸道菌群消耗。當PHP 作為唯一碳源時，SCFA 的含量增加，在發(fā)酵后期乙酸鹽、丙酸鹽和丁酸鹽是SCFA 的主要產物，乙酸鹽濃度最高為（17.71±0.83）mmol/L，丙酸是僅次于乙酸的第二大脂肪族酸，其含量為（6.86±0.32）mmol/L，而腸桿菌產生的丁酸鹽是腸道上皮的主要能源。纖維發(fā)酵產生的SCFA是結腸細胞的重要能量（ATP）來源，還是糖異生的底物，可調節(jié)中樞代謝，是葡萄糖穩(wěn)態(tài)的關鍵介體。SCFA 還可通過抑制組蛋白脫乙?；福℉DAC）或激活G 蛋白偶聯(lián)受體（例如GPR41 和GPR43）來觸發(fā)宿主信號（如TGR5 信號、FXR 信號），進而調節(jié)宿主生理。此外，PHP 具有潛在的益生元作用，主要通過促進益生菌微種群，如多形擬桿菌（Bacteroides thetaiotaomicron）、卵形擬桿菌（Bacteroides ovatus）、嗜糖廢水桿菌（Defluviitalea saccharophila） 和普拉梭菌（Faecalibacterium prausnitzii）的繁殖并抑制有害菌群群落（包括所有變形桿菌的菌屬，如大腸桿菌、沙門氏菌等）的生長來重塑腸道菌群的結構，以預防或減輕與營養(yǎng)不良有關的疾病，如2 型糖尿病，肥胖癥和非酒精性脂肪肝疾病[19]。

3.2 調控宿主免疫系統(tǒng)

腸道菌群主要影響機體黏膜免疫系統(tǒng)，進而對機體免疫系統(tǒng)的強化起作用[74-75]。研究發(fā)現(xiàn)，益生元的免疫調節(jié)行為是通過與腸道益生菌（如乳酸桿菌和雙歧桿菌）的相互作用實現(xiàn)的，兩者的相互作用直接誘導免疫系統(tǒng)激活，腸道微生物的生物量在克服疾病易感性方面發(fā)揮作用，益生元與益生菌（如乳酸桿菌）的相互作用導致SCFA 的產生，黏蛋白生成的改變，以及益生元與膜受體（如免疫細胞的Toll 樣受體） 的相互作用開始刺激性免疫反應[56]。腸道菌群對宿主的作用主要有3種[76]：

1） 刺激分泌免疫球蛋白（SIgA）的產生。當腸道致病菌（如大腸桿菌、沙門氏菌）入侵時，細菌黏附素刺激上皮表面免疫活性細胞，使黏膜局部產生SIgA，阻止細菌對黏膜的攻擊，同時限制其繁殖，進而維持穩(wěn)態(tài)。

2） 活化腸黏膜免疫抗原提呈通路。樹突狀細胞（DCs）是主要的抗原提呈細胞，腸道有大量潛在抗原進出，而DCs 的存在使抗原處于監(jiān)控之下，正常情況下DCs 處于休眠狀態(tài)，當抗原進入腸黏膜，位于集合淋巴結的DCs 立即作出反應，表現(xiàn)為失去吞噬能力，激活抗原加工機制。乳酸桿菌等益生菌及其表面蛋白通過與腸（DCs）的相互作用來調節(jié)腸黏膜免疫功能，其作用機制是通過兩者濃度比例的變化，引起抗感染因子和TNF-α、IL-1β、IL-12 和IL-4 促炎細胞因子表達的變化。

3） 激活腸黏膜免疫因子與免疫應答。Toll 樣受體 （TLR） 是單一跨膜且具有非催化性的蛋白質，當腸道致病菌（如大腸桿菌）突破機體的腸黏膜屏障時，TLR 可通過識別細菌具有保守結構的分子而激活機體產生免疫應答。

4 結論

近年來，對于海洋多糖方面研究取得一定的進展。如對海洋多糖的結構和生物學功能的深入研究，闡明海洋多糖的理化性質，結構表征和潛在機理。由于海洋生物多糖與人體各種疾病有著密不可分的聯(lián)系，而腸道菌群作為人和動物胃腸道中分布數(shù)量龐大、結構復雜的微生物群落，與人體和動物健康更是十分相關，越來越多的研究人員以海洋類多糖與腸道菌群的關系為研究重點，以便更好地利用二者的相互作用來改善甚至治愈某些疾病，達到維持人體健康的目的。未來海洋多糖在生物材料和醫(yī)學（包括保健品）等領域的應用前景將更為廣闊。

然而，限于目前的研究水平，對海洋多糖的種類及生物活性的研究不夠全面。隨著測序技術的發(fā)展，目前海洋類多糖對腸道菌群組成及相對豐度的影響較為深入，而對于其調節(jié)機制還需深入研究，可從以下方面著手：1）挖掘部分海洋類多糖因腸道菌群所致的生物學效應。2）研究海洋類多糖被腸道菌群降解后的結構變化，因體系十分復雜，通過分離和純化難以獲得高純度的多糖降解物，其多糖多限于單糖組成研究，結構鍵接方式未知，導致結構與菌群生物學效應間的關聯(lián)性不明確。需要多組學聯(lián)合，研究定量分析代謝產物的手段。3）目前多糖對菌群的營養(yǎng)特性研究主要集中在體外模擬和動物實驗，需通過更多的人體臨床試驗加以驗證。