宏量营养素的代谢

马怀幸  主治医师

肿瘤营养与代谢治疗科

中国科学技术大学附属第一医院

合肥   230031

人类进食是在为自己身体供给糖类、脂肪、蛋白质等营养素和补充能量。营养物质在消化系统内经一系列消化酶的分解，从复杂的大分子变为比较简单的有机物，而被小肠吸收。肠道微生物助力分解结构复杂的分子，并产生大量的微生物代谢产物，被身体局部和全身吸收到血液中所用。人类肠道微生物群落在代谢宿主营养物质的外源性和内源性底物的过程中，发酵众多微生物代谢产物。碳水化合物、脂肪、蛋白质在人体内代谢的过程是同时进行的，并以相互联系并相互制约的方式而互通 。其中的代谢产物主要有：短链脂肪酸、氨、支链脂肪酸、胺、硫化合物、酚和吲哚、甘油和胆碱衍生物以及二氧化碳和氢等。

碳水化合物分子架构由碳、氢、氧构成，为身体主要的供能物质，占人所需能量的50~70%。食物中的碳水化合物以淀粉、多糖和双糖为主要存在方式。单糖直接被人体消化，多糖经肠道微生物中酶的催化水解成单糖再被吸收。食物中淀粉的转化，则需要经唾液酶催化水解成葡萄糖、麦芽糖、麦芽寡糖及糊精等产物，再被肠道微生物碳水化合物酶的作用在小肠部位消化。碳水化合物代谢过程中在肠道会分解出丙酮酸，由α-酮酸糖代谢酵解，且通过琥珀酸、乳酸或乙酰辅酶A循环，致使食物方式进入体内的碳水化合物、脂肪和氨基酸间的发生互相转化。丙酮酸的分解为短链脂肪酸(SCFAs)：乙酸盐、丙酸盐和丁酸盐，用于供能宿主。线粒体内SCFAs通过β-氧化提供能量，占人体所需能量的5%~15%，占结肠上皮细胞所需能量60%~70%。乙酸提供人体总能量的10%，是宿主细胞能量的重要来源。作为主要能量来源，丁酸助力结肠上皮细胞完整性的维护。总之，SCFAs参与肠道能量供应，影响肠腔pH、肠黏膜屏障的通透性，发挥调节免疫。

食物中的蛋白质需要水解成氨基酸及小分子肽后再被吸收。蛋白质的消化是从胃开始的，肠道细菌可产生天冬氨酸、半胱氨酸、丝氨酸和金属蛋白酶，主要部位是在小肠。在正常情况下，人体所需要的能量主要由碳水化合物氧化供给。只有碳水化合物出现代谢障碍和出现供能不足时，则由脂肪和蛋白质氧化供给能量，以保证机体的能量需要。由于蛋白质在人体当中比其他物质需要更多的步骤进行转化，故对于肠道微生物来说，出现通过发酵氨基酸产生能量的情况较少。蛋白质的基本结构单位是氨基酸。人体所需的氨基酸约22种，即必需氨基酸和非必需氨基酸，共三条代谢途径：合成组织蛋白，酶和激素；氨基转换作用形成非必需氨基酸；脱氨基作用形成含氮部分和不含氮部分。前者肝脏中转化成尿素排出体外，后者或氧化分解成二氧化碳和水，释放能量，或转化成糖和脂肪。肠道中的双歧杆菌、梭菌、乳酸菌、肠球菌、链球菌和肠杆菌等可进行脱羧基作用。蛋白质来源的不同、食品加工方式的各异、储存运输时间都会影响肠道微生物对于氨基酸的利用，其中氨基酸重要的代谢产物有短链脂肪酸、支链脂肪酸，同时在肠道微生物发酵过程中也会产生对健康有害的胺、酚类/吲哚和含硫化合物等。氨基酸分解代谢的主要途径是通过肠道微生物群进行脱氨基作用，所产生的氨主要在肝脏合成尿素来排毒。少部分氨在肾脏以铵盐的形式由尿排出。各种氨基酸在结构上具有共性，不同的氨基酸由于结构的差异，各有其特殊的代谢方式，代谢出来的产物更是多样，其生物学功效也“绚丽多彩”。

食物中脂质包括甘油三酯、胆固醇、磷脂、脂肪酸以及少量其他脂质。甘油三酯占膳食脂肪总量的95%，磷脂主要以磷脂酰胆碱的形式，占比虽少却是细胞的主要组成部分。脂质通过肠道内的乳酸菌、肠球菌、梭菌和变形菌等，将甘油还原为1，3-丙二醇。胆碱是生成卵磷脂的必须物质，在肝脏中被氧化成三甲胺氮氧化物，致高的胆固醇水平。膳食脂肪摄入能改变胆汁酸的分布，胆汁酸是胆汁中的主要成分，是胆固醇经肝组织代谢的最终产物，可调节胆汁酸重吸收、炎症、控制甘油三酯，助人体促肝脏内的脂肪代谢，避免沉积。

附：肿瘤营养与代谢治疗科

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