碳水化合物是构成人类饮食主要组成部分的关键常量营养素。它们是能量的主要来源，并在各种代谢途径中发挥着至关重要的作用。近年来，碳水化合物和肠道微生物群之间的相互作用因其对人类健康的深远影响而受到广泛关注。
肠道微生物群：多样化的生态系统
人类肠道拥有复杂多样的微生物群落，称为肠道微生物群。这个群落由数万亿微生物组成，包括细菌、真菌、病毒和其他微生物，它们共同为维护人类健康做出了贡献。
肠道微生物群在膳食碳水化合物的代谢中起着至关重要的作用。具体来说，肠道微生物群的某些成员，例如拟杆菌、厚壁菌和放线菌，拥有分解不能被人类酶消化的复杂碳水化合物所需的酶机制。
碳水化合物和肠道微生物群的相互作用
当我们摄入碳水化合物，特别是膳食纤维和抗性淀粉时，这些化合物的一部分会到达大肠而不被消化。在这里，它们充当肠道微生物群发酵的底物。发酵过程会产生短链脂肪酸 (SCFA)，例如乙酸盐、丙酸盐和丁酸盐。
SCFA 在维持肠道健康方面发挥着至关重要的作用，并具有多种健康益处。例如，丁酸盐是结肠上皮细胞的主要能量来源，具有抗炎特性，而乙酸盐和丙酸盐则在外周组织中发挥代谢作用。
此外，肠道微生物群发酵碳水化合物会影响微生物群落的组成和多样性。它可以促进双歧杆菌和乳酸杆菌等有益细菌的生长，同时抑制潜在有害物种的增殖。
对人类健康的影响
碳水化合物和肠道微生物群之间的相互作用对人类健康具有深远的影响。通过调节肠道微生物群的组成和代谢活动，碳水化合物可以影响各种生理过程，有助于预防和管理多种健康状况。
肠道健康
肠道微生物群发酵碳水化合物产生的代谢物可支持肠道屏障的完整性并增强粘膜免疫功能。这一过程对于维持肠道健康和预防炎症性肠病和肠漏综合征等疾病至关重要。
代谢健康
通过碳水化合物发酵产生的 SCFA 与改善代谢参数有关，包括葡萄糖稳态、胰岛素敏感性和脂质代谢。这些作用对于预防肥胖、2 型糖尿病和代谢综合征具有重要意义。
免疫功能
肠道微生物群在教育免疫系统和促进免疫耐受方面发挥着至关重要的作用。碳水化合物衍生的代谢物调节免疫细胞功能并帮助调节炎症反应，从而影响免疫相关疾病的发展和治疗。
生物化学的作用
从生物化学的角度来看，碳水化合物和肠道微生物群之间的相互作用涉及复杂的代谢过程。肠道微生物对复杂碳水化合物的酶消化、短链脂肪酸的产生以及微生物组成的调节都是生化驱动的事件，对人类健康有直接影响。
碳水化合物发酵和短链脂肪酸生产中涉及的生化途径是正在进行的研究的主题，旨在阐明支撑这些过程的复杂机制和调节因素。了解这些相互作用的生物化学对于制定旨在促进肠道微生物群平衡和优化人类健康的有针对性的饮食干预和治疗策略至关重要。
结论
碳水化合物和肠道微生物群之间的相互作用代表了一个令人着迷的界面，营养、微生物学和生物化学汇聚在一起影响人类健康。通过促进膳食碳水化合物的发酵和有益代谢物的产生，个体可以积极影响肠道微生物群的组成和功能，为整体健康和福祉奠定基础。