慢性阻塞性肺病中的纤维代谢

膳食纤维是不易消化的碳水化合物，存在于多种日常食物中，例如豆类、豆类、全谷物产品以及整个水果和蔬菜。 美国食品和药物管理局建议每天摄入 25 克纤维。 然而，在 2009-2010 年，美国成年人的平均纤维摄入量为 17 克/天。 纤维不能被人体酶消化并到达未消化的结肠。 根据纤维的化学结构（溶解度、聚合度），它可以或不能被肠道细菌发酵。 不溶性、未发酵的纤维（例如纤维素）通过增强排便和粪便的通过时间来帮助预防便秘。 大多数可溶性纤维如菊粉可以被肠道细菌发酵。 在细菌发酵过程中，会产生短链脂肪酸 (SCFA)，例如乙酸 (C2)、丙酸 (C3) 和丁酸 (C4)。 在纤维含量最高的近端结肠中产量最高。 结肠细胞吸收 90% 以上的 SCFA，其余随粪便排出体外。 大部分丁酸盐在结肠细胞中被氧化，成为它们的主要能量来源。 丙酸被肝脏代谢。 特别是醋酸盐进入体循环，可能具有抗炎和免疫调节作用。 吲哚和异戊酸是细菌氨基酸发酵的产物。 吲哚仅由来自必需氨基酸色氨酸 (TRP) 的细菌酶和来自支链氨基酸的异戊酸产生。

在 COPD 中，增强的肺部炎症反应会导致小气道疾病（例如，阻塞性细支气管炎）和/或肺实质（肺气肿）的破坏。 这导致渐进和持续的气流受限。 研究表明，健康的整体饮食以及高纤维饮食与良好的肺功能和降低的 COPD 患病率有关。 富含可发酵纤维的饮食改变了小鼠的肠道和肺微生物群组成，主要是通过降低厚壁菌门与拟杆菌门的比例，同时循环短链脂肪酸浓度升高。 这些小鼠在肺部受到保护免受过敏性炎症。 先前的人类研究表明，肠道微生物群的组成会影响哮喘风险，并且与囊性纤维化的早期生命恶化有关，这表明肠肺串扰。 哈尔内斯等人。发现与安慰剂餐相比，摄入含有可溶性纤维和益生元的餐后四小时，哮喘患者的气道炎症显着减少。 需要稳定的示踪剂研究来检查 SCFA 在健康和患病受试者中的结肠产生和代谢命运。

与年轻人相比，老年人的肠道微生物群多样性较低，个体间变异性较高，SCFA 生产能力较低。 因此，肠道微生物群的失调可能与一些与年龄相关的慢性系统性疾病的发展有关，例如肌肉减少症和肌肉质量下降或认知功能障碍。 这些与年龄相关的损伤与身体机能下降以及跌倒、骨折、身体残疾和死亡的风险增加有关。 肠道微生物群失调（即微生物组成和功能改变）可能通过调节肌肉大小、组成和功能而导致肌肉减少症的发展。 此外，SCFAs 是有益细菌产生的代谢产物，通过其抗炎和基因调节特性有助于维持认知功能和心理健康。 因此，必须研究营养干预措施，如纤维补充剂，作为微生物组成和 SCFA 产生率的调节剂，以及对肌肉和认知健康以及整体健康的后续影响。