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學(xué)術(shù)報告廳
膳食纖維的血脂調節功能及其對心血管疾病的預防作用
The roles of dietary fiber in regulating blood lipids and preventing from cardiovascular diseases張?chǎng)我?孫建琴
（復旦大學(xué)附屬華東醫院營(yíng)養科，上海 200040）
膳食纖維(dietary fiber)最早是在20世紀50年代由Hipsley提出，到70年代Burkitt和Trowell的研究指出糖尿病和心血管疾病等疾病的發(fā)病率可能與膳食纖維攝入量減少有關(guān)以來(lái)，人們對膳食纖維的興趣日益增加，成為營(yíng)養學(xué)家、流行病學(xué)家以及食品科學(xué)家研究的熱點(diǎn)。關(guān)于膳食纖維在調節血脂、降低心腦血管疾病發(fā)病危險性等方面的動(dòng)物實(shí)驗、流行病學(xué)調查和臨床醫學(xué)研究已經(jīng)開(kāi)展了很多，本文就此進(jìn)行綜述如下。
1 膳食纖維的定義、分類(lèi)及理化性質(zhì)
1999年11月2日，在第84屆美國臨床化學(xué)協(xié)會(huì )（AACC）年會(huì )上舉行專(zhuān)門(mén)會(huì )議對膳食纖維的定義如下：膳食纖維是指能抗人體小腸消化吸收，而在人體大腸能部分或全部發(fā)酵的可食用的植物性成分、碳水化合物及類(lèi)似物質(zhì)的總和，包括多糖、寡糖、木質(zhì)素以及相關(guān)的植物物質(zhì)。根據其能否在溫水或熱水中溶解可將其分為兩類(lèi)，一類(lèi)是稱(chēng)為不溶性膳食纖維(insoluble dietary fiber, IDF)，包括纖維素、木質(zhì)素和部分半纖維素；另一類(lèi)是可溶性膳食纖維(soluble dietary fiber, SDF)，既可以溶解于水，又可以吸水膨脹，并能被大腸中的微生物酵解的一類(lèi)纖維，包括果膠等親水膠體物質(zhì)和部分半纖維素等，如樹(shù)膠、果膠、藻膠、豆膠、瓊脂和羧甲基纖維素等。此外膳食纖維還具有高持水性，結合、吸附及螯合作用，抗氧化活性，類(lèi)似填充劑的容積作用以及腸道可發(fā)酵性。
2 膳食纖維對血脂的影響
2.1 流行病學(xué)研究
關(guān)于膳食纖維與心血管疾病的關(guān)系，流行病學(xué)研究已經(jīng)獲得了很多證據，其中Bazzano等利用美國第一次營(yíng)養和健康調查的9776名健康成人隊列進(jìn)行的膳食纖維攝入與冠心病和心血管疾病關(guān)系的研究發(fā)現，在19年的隨訪(fǎng)期間，膳食纖維攝入量最高5分位數者（median：20.7g/d）同最低5分位數者（median：5.9g/d）比較，在調整了性別、年齡等因素后發(fā)生冠心病事件的相對危險度為0.88（95%CI=0.74～1.04），發(fā)生心血管疾病事件的相對危險度為0.89（95%CI=0.80～0.99），并且可溶性膳食纖維的這種保護性作用更強[1]。Shamliyan等認為每天攝入5～10g可溶性膳食纖維就能夠降低10%～15%的低密度脂蛋白和減少10%～15%的心血管事件的發(fā)生概率[2]。另一項關(guān)于膳食纖維的研究認為，無(wú)論水溶性纖維還是不溶性纖維，與CHD事件的危險均呈負相關(guān)，并且每增加10g膳食纖維,冠心病發(fā)病相對危險度降低14%，因冠心病死亡的相對危險度降低27%[3]。
國外一項總共524人的志愿者參加的為期一年的隊列研究發(fā)現，膳食纖維與心肺復蘇術(shù)(CRP)呈負相關(guān)，最高五分位的膳食纖維組的CRP水平比最低五分位的膳食纖維組低63%(OR：0.37；95%CI：0.16-0.87)，表明膳食纖維對于高CRP水平是保護性因素，無(wú)論是可溶性膳食纖維還是不溶性膳食纖維，均與CRP水平呈負相關(guān)[4]，表明膳食纖維可以通過(guò)降低氧化反應，進(jìn)一步降低心血管疾病發(fā)病的中介炎性因子水平來(lái)降低心血管疾病的發(fā)病危險[5]。同樣美國1999-2000年3920人的膳食調查顯示，經(jīng)調整性別、年齡、種族、運動(dòng)等多種因素后，膳食纖維的攝入與CRP水平呈負相關(guān)(OR：0.59；CI：0.41-0.85；P for trend=0.006)[6]。一項關(guān)于10項前瞻性隊列研究的meta分析結果也得出類(lèi)似的結論，通過(guò)6-10年的隨訪(fǎng)觀(guān)察了91058名男性和245186名女性，每天增加10g膳食纖維可以減少14%的心血管疾病發(fā)病危險性（RR=0.86；95%CI：0.78-0.96）和27%的冠心病死亡危險性（RR=0.73；95%CI，0.61-0.87）。谷類(lèi)、水果和蔬菜膳食纖維每增加10g，發(fā)生心血管事件的相對危險度分別是0.90(95%CI，0.77-1.07)，0.84(95%CI，0.70-0.99)，和1.00(95%CI，0.88-1.13)，發(fā)生冠心病死亡的相對危險度分別是0.75(95%CI，0.63-0.91)，0.70(95%CI，0.55-0.89)，和1.00(95%CI，0.82-1.23)[7]。
2.2 動(dòng)物實(shí)驗
我國學(xué)者袁爾東等研究了6%的膳食大豆纖維、纖維素、小麥纖維、燕麥纖維、果膠對NIH小鼠的降血脂作用，發(fā)現果膠、燕麥纖維和大豆纖維具有顯著(zhù)降低血清總膽固醇、低密度脂蛋白和動(dòng)脈硬化指數的作用，認為這種作用主要是因為水溶性膳食纖維的水溶性、粘性和膠凝性可增加小腸內容物的粘度，直接阻礙膳食膽固醇向腸壁粘膜細胞的擴散，減少膽汁與膽固醇的乳化，干擾膳食膽固醇的吸收過(guò)程，降低膽醇的吸收率，并且可以進(jìn)一步抑制膽汁酸的腸道重吸收，促進(jìn)糞便膽汁酸的排泄，阻斷膽固醇腸肝循環(huán)；因而促使更多的肝臟膽固醇向膽汁酸轉化，膽固醇的生物合成也同時(shí)被加速，最終降低了血清膽固醇水平，并認為不溶性膳食纖維如小麥纖維對膽固醇沒(méi)有影響[8]。另外一項研究采用混合短鏈脂肪酸和甜菜纖維的盲腸發(fā)酵產(chǎn)物喂養大鼠，通過(guò)體內和體外實(shí)驗研究了對肝臟和小腸的膽固醇合成和血漿膽固醇的影響，體內實(shí)驗表明混合短鏈脂肪酸組的肝臟膽固醇合成速率顯著(zhù)低于對照組，甜菜纖維組腸道發(fā)酵產(chǎn)物降低肝臟膽固醇合成的作用可能被其促進(jìn)膽汁酸的分泌而抵消了，混合短鏈脂肪酸組和甜菜纖維組的血漿膽固醇低于對照組，并且血漿膽固醇的濃度隨著(zhù)混合短鏈脂肪酸濃度升高而降低[9]。
此外有學(xué)者采用雄性SD大鼠用含有5%的膳食纖維的膳食喂養，用果膠、膠質(zhì)、α-纖維素和難消化的糊精等膳食纖維進(jìn)行的實(shí)驗表明，α-纖維素的降血脂作用強于瓜兒膠、膠質(zhì)和不可吸收的糊精等，并且可溶性膳食纖維的降血脂的作用隨著(zhù)分子量的增加而下降，而降低肝臟脂質(zhì)的作用瓜兒膠強于α-纖維素，認為增加糞膽汁酸的排泄是膳食纖維降低血膽固醇的主要機制之一,促進(jìn)糞膽汁酸、脂質(zhì)和膽固醇排泄的能力依次是瓜兒膠、膠質(zhì)、α-纖維素、難消化的糊精和多聚葡萄糖，降低空腸蔗糖酶活力的作用依次是瓜兒膠、多聚葡萄糖、難消化的糊精、膠質(zhì)和α-纖維素[10]。Wistar大鼠實(shí)驗，膳食中含有10%的膳食纖維α-環(huán)式糊精有助于體重控制，降低30%的血漿甘油三酯，減少9%的血漿總膽固醇，增加糞便脂質(zhì)的排出[11]。大黃桿的纖維可增加喂飼膽固醇的小鼠的糞膽汁酸的排泄，同時(shí)有7α-羥化酶基因表達的增加[12]。5%與10%的膠質(zhì)和橡樹(shù)中提取的可溶性纖維都可以降低大鼠的血清總膽固醇，升高高密度脂蛋白，在5%膠質(zhì)組、10%的膠質(zhì)組、5%橡樹(shù)可溶性纖維組和10%的橡樹(shù)可溶性纖維組低密度脂蛋白和動(dòng)脈粥樣硬化指數分別下降了12%，16%，20%和24%，肝臟膽固醇濃度依次下降了48%，52%，52%和58%，膳食纖維組的肝臟的3-羥基-3-甲基戊二酰輔酶A還原酶活力升高[13]。大鼠實(shí)驗表明，由橡樹(shù)中提取的不溶性膳食纖維組的盲腸重量重于無(wú)纖維對照組[14]。因此IDF的攝入可促進(jìn)排泄、軟化糞便，增加糞重、糞脂和中性固醇排泄量，提示促進(jìn)糞脂、糞膽汁酸排出量增加是膳食纖維降低膽固醇的機制之一。
2.3 臨床試驗
國外學(xué)者采用78名糖尿病志愿者進(jìn)行了補充膳食纖維補充劑的研究，膳食纖維包含有瓜爾膠、阿拉伯膠、豆角膠、果膠和燕麥纖維中提取的可溶性和不溶性纖維，90天的干預研究發(fā)現受試者總膽固醇從215mg/dL降至184mg/dL，降幅達14.4%；甘油三酯也有改善，從299mg/dL降至257mg/dL，降幅為14%；低密度脂蛋白從129mg/dL降至92mg/dL，有了28.7%的改善；高密度脂蛋白從43mg/dL升至55mg/dL,升幅為21.8%[15]。Kies認為不溶性膳食纖維的降血脂作用部分作用機制是通過(guò)其高持水性可以增加糞便的體積，增加了膽汁酸的排出[16]。Ellegard認為當前膳食的低飽和脂肪酸和膳食纖維的推薦量可以降低膽固醇吸收和增加膽固醇的排泄量，高膳食纖維膳食的攝入常常伴有糞中脂肪和中性固醇排泄量的增加，如大量的麥麩可降低血漿TG和TC水平，而少量麥麩沒(méi)有效果或效果不顯著(zhù)[17]。關(guān)于麥麩對血漿TG和TC水平的影響，報道不十分一致，這可能與實(shí)驗條件、麥麩的用量和食用麥麩時(shí)間的長(cháng)短不同有關(guān)。
Jenkins采用68名高血脂的志愿者進(jìn)行一項為期1個(gè)月的隨機交叉試驗，干預組每天通過(guò)食物補充8g可溶性膳食纖維，結果發(fā)現補充可溶性膳食纖維組病人的總膽固醇下降了2.1%，總膽固醇與高密度膽固醇的比值下降了2.9%，低密度脂蛋白與高密度脂蛋白比值下降了2.4%，載脂蛋白B與載脂蛋白A1比值下降了1.4%，心血管疾病發(fā)病危險下降了4.2%[18]。美國FDA提出每天補充來(lái)自燕麥的粘性β葡聚糖或者亞麻子可以有效降低低密度脂蛋白，降低心血管疾病的發(fā)病危險，若每份食物中提供0.75g的粘性β葡聚糖或者1.78g的亞麻子，每天4份這樣的食物就可以有效地降低低密度脂蛋白[19]。一項meta分析分析了67項類(lèi)似的臨床研究，認為可溶性膳食纖維可以降低總膽固醇和低密度脂蛋白，卻不能改變甘油三酯和高密度脂蛋白，同時(shí)實(shí)際攝入的劑量產(chǎn)生的降血脂作用很弱，如從3份燕麥粥所含有的3g可溶性膳食纖維可以降低0.13mmol/L的低密度脂蛋白，增加可溶性膳食纖維只能產(chǎn)生很小的降血脂作用[20]。
2.4 其它
盡管目前關(guān)于膳食纖維降低血脂的機制還不明確，但是有研究表明可溶性膳食纖維可以通過(guò)發(fā)酵產(chǎn)生的微粒結合膽汁酸或者膽固醇[21]，膳食纖維通過(guò)調節LDL受體減少肝細胞的脂肪酸含量，增加低密度脂蛋白的廓清，但是這些作用都不足以解釋低密度脂蛋白降低的水平[22]。此外還有一些學(xué)者研究后認為膳食纖維可以改變腸道的運動(dòng)[23]，進(jìn)入腸道的膳食纖維的粘性有助于減少營(yíng)養素的吸收，增加胰島素的敏感性[24]，同時(shí)膳食纖維有助于增加飽腹感，減少食物的攝入而減少脂質(zhì)吸收[25]。
當前對于膳食纖維預防心血管疾病機制的研究已經(jīng)開(kāi)始關(guān)注以往較少研究的領(lǐng)域，如膳食纖維與纖維蛋白的溶解、膳食纖維與腸道菌群的相互作用、高膳食纖維食物中的植物化學(xué)物（phytochemicals）和抗氧化成分（antioxidants）以及系統炎性反應[26]等，其中美國營(yíng)養學(xué)會(huì )認為其推薦的降低高血壓的膳食（DASH：Dietary Approaches to Stop Hypertension）能夠顯著(zhù)性的降低血壓和血脂，主要原因在于含有適量的膳食纖維和植物化學(xué)物[27]。此外還有一些學(xué)者研究后認為，膳食纖維還可以通過(guò)其在腸道發(fā)酵的產(chǎn)物短鏈脂肪酸（包括乙酸、丙酸和丁酸鹽）來(lái)抑制肝臟脂肪酸合成[28]。一項研究認為膳食纖維在結腸發(fā)酵產(chǎn)生的混合物中不僅有丁酸鹽等短鏈脂肪酸，而且含有植物性化學(xué)保護物質(zhì)（phytoprotectants）和其它的植物營(yíng)養素，具有抗腫瘤和誘導谷胱甘肽-S-轉移酶(glutathione-S-transferases，簡(jiǎn)稱(chēng)GSTs)的作用，并且膳食纖維發(fā)酵產(chǎn)生的混合物的作用強于單一丁酸鹽的作用[29]，相反的也有研究認為口服丙酸鹽并不能降低血漿膽固醇的濃度[30]，乳果糖在結腸發(fā)酵的的產(chǎn)物可以通過(guò)增加乙酸鹽的吸收甚至可能升高血漿低密度脂蛋白的濃度[31]。目前普遍認為水果和蔬菜等富含膳食纖維的食物中含有的其他植物化學(xué)物如多酚類(lèi)、植物雌激素、微量元素和維生素等共同起到了抑制腫瘤、降低血脂、降低餐后血糖、抗氧化和炎癥作用。
3 結束語(yǔ)
目前關(guān)于膳食纖維降低血脂的作用研究所采用的膳食纖維包括植物中提取的膳食纖維、富含膳食纖維的食物、配方復合膳食纖維等，不管是可溶性膳食纖維，還是不溶性膳食纖維，其降低血脂的作用很有限，研究者們一直試圖尋找一種或多種膳食纖維降低血脂、減少心血管疾病發(fā)病危險的確切機制，而忽略了膳食纖維作為植物性食物的代表性指標，其降血脂的作用很可能是富含膳食纖維的植物性食物作用的一部分，這些植物性食物如蔬菜和水果中所含的豐富的植物化學(xué)物，如抗氧化活性成分、植物雌激素（木酚素、大豆異黃酮等）、多酚、微量元素和維生素等，這些植物化學(xué)物和維生素、礦物質(zhì)可能都有助于降低血脂，減少心血管疾病的發(fā)病危險，這可能也是很多流行病學(xué)研究的發(fā)現和實(shí)驗室研究存在差異的原因。
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