★ 蛋白質(zhì)有多重要？
蛋白質(zhì)不僅是構(gòu)建人體組織的主要原料，而且對(duì)新陳代謝至關(guān)重要。膳食蛋白質(zhì)及其代謝產(chǎn)物氨基酸是人類(lèi)的必需營(yíng)養(yǎng)素。
蛋白質(zhì)提供能量，調(diào)節(jié)代謝；我們的皮膚、骨骼、毛發(fā)都有它的參與；當(dāng)然免疫系統(tǒng)也少不了它。
★ 腸道菌群參與蛋白質(zhì)代謝
腸道微生物群介導(dǎo)蛋白質(zhì)代謝和宿主免疫反應(yīng)之間的相互作用，在代謝過(guò)程中發(fā)揮重要作用。
小腸細(xì)菌能代謝部分氨基酸，進(jìn)而影響宿主整體氨基酸的代謝。大腸擁有更豐富的菌群和更長(zhǎng)的蠕動(dòng)時(shí)間。
一方面，進(jìn)入大腸的氮營(yíng)養(yǎng)素會(huì)影響大腸菌群的代謝和群落結(jié)構(gòu)；另一方面，大腸菌群也能廣泛參與氮營(yíng)養(yǎng)素的代謝與利用，生成許多代謝產(chǎn)物，進(jìn)而影響人體健康。
因此，本文詳細(xì)討論蛋白質(zhì)對(duì)人體的影響，腸道菌群與蛋白質(zhì)的相互作用，腸道微生物群代謝產(chǎn)物的影響，文末有人體對(duì)蛋白質(zhì)的需求量及相關(guān)食物補(bǔ)充說(shuō)明。
我們先來(lái)看一下蛋白質(zhì)的消化分解過(guò)程。
小腸上皮細(xì)胞消化膳食蛋白質(zhì)，然后吸收氨基酸和肽是一個(gè)高效的過(guò)程。高可消化的蛋白質(zhì)可能部分逃脫小腸的消化，大量的含氮物質(zhì)可能從小腸轉(zhuǎn)移到大腸。未消化的蛋白質(zhì)和多肽通過(guò)腸道微生物和殘留的胰腺蛋白酶進(jìn)行蛋白水解，產(chǎn)生大量的微生物代謝物。
胃腸道中的蛋白質(zhì)分解代謝物
Zhao J, et al., Curr Protein Pept Sci. 2019
這些微生物代謝物中有些是中間產(chǎn)物，有些是最終產(chǎn)物。大量的最終產(chǎn)物主要是短鏈脂肪酸、氨、多胺、硫化氫、酚類(lèi)和吲哚類(lèi)化合物。
這些細(xì)菌代謝物中的一些可以被運(yùn)輸?shù)?strong style="box-sizing: border-box;">結(jié)腸細(xì)胞，并根據(jù)其在腔內(nèi)的濃度對(duì)這些上皮細(xì)胞產(chǎn)生有益或有害的影響。一些細(xì)菌代謝產(chǎn)物被輸送到門(mén)脈血，對(duì)肝臟和周?chē)鞴俳M織產(chǎn)生各種生理作用（這些代謝物在健康中發(fā)揮的作用詳見(jiàn)本文后面章節(jié)）。
宿主飲食對(duì)腸道微生物群的分布和活性有很大影響。膳食蛋白質(zhì)或氨基酸調(diào)節(jié)可作為調(diào)節(jié)發(fā)酵細(xì)菌的一種方法。
在研究不同動(dòng)物蛋白質(zhì)來(lái)源（牛肉、雞肉和魚(yú)類(lèi)）對(duì)人類(lèi)糞便微生物群的影響的研究中，與牛肉蛋白孵育2天后，產(chǎn)氣莢膜梭菌的數(shù)量顯著增加，雙歧桿菌的數(shù)量顯著減少。
微生物分泌的酶直接降解分解蛋白
腸道微生物群在促進(jìn)氨基酸調(diào)節(jié)以及氨基酸消化和吸收過(guò)程中的分泌方面起著至關(guān)重要的作用。
蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)換主要發(fā)生在腸道中，結(jié)腸細(xì)菌降解內(nèi)源性或外源性蛋白質(zhì)的效率較高。
擬桿菌屬(Bacteroides)、梭狀芽胞桿菌屬(Clostridium)、丙酸桿菌屬(Propionibacterium)、梭桿菌屬(Fusobacterium)、乳酸桿菌屬(Lactobacillus)和鏈球菌屬(Streptococcus)在蛋白質(zhì)水解過(guò)程中發(fā)揮著重要作用。
糞便微生物群與結(jié)腸微生物群具有不同的蛋白水解活性。糞便微生物的活性僅在球狀蛋白質(zhì)的蛋白質(zhì)水解方面較高。
發(fā)酵過(guò)程中，復(fù)雜蛋白質(zhì)首先被各種細(xì)菌肽酶、蛋白酶和內(nèi)肽酶切割，釋放出游離氨基酸和短肽。氨基酸和短肽然后進(jìn)行發(fā)酵。蛋白質(zhì)發(fā)酵產(chǎn)生支鏈脂肪酸（2-甲基丁酸酯、異丁酸酯、異戊酸酯）、有機(jī)酸、氣體（H2和CO2）以及微量酚、胺、吲哚和氨。
Yadav M, et al., Arch Microbiol. 2018
腸道微生物參與氨基酸代謝
一些菌群可能在腸道中的氨基酸代謝中發(fā)揮重要作用，例如梭桿菌屬、擬桿菌屬和韋榮球菌，Megasphaera elsdenii, Selenomonas ruminantium.
腸道內(nèi)的梭菌屬細(xì)菌（賴(lài)氨酸或脯氨酸利用的基礎(chǔ)細(xì)菌）是氨基酸發(fā)酵的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素，而消化鏈球菌屬細(xì)菌是谷氨酸或色氨酸利用的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素。
其他例如瘤胃細(xì)菌，Selenomonas ruminantium, Megasphaera elsdenii, Prevotella ruminicola, Misuokella multiacidas, Butyrivibrio fibrisolvens, Streptococcus bovis等含有極為活躍的二肽基肽酶和二肽酶。
微生物從頭合成氨基酸
腸道微生物群在產(chǎn)生氨基酸方面也起著關(guān)鍵作用，這包括從頭生物合成。
例如，一些體外研究項(xiàng)目表明，瘤胃細(xì)菌種類(lèi)，如Streptococcus bovis，Selenomonas ruminantium， Prevotella bryantii，在生理肽濃度存在的情況下參與氨基酸的從頭合成。
Lin R, et al., Amino Acids. 2017
體內(nèi)研究還表明，微生物衍生的賴(lài)氨酸（一種必需氨基酸）被吸收并并入宿主蛋白質(zhì)。在無(wú)菌和常規(guī)化大鼠體內(nèi)，將15NH4CL中的15N并入賴(lài)氨酸的比較表明，檢測(cè)到的所有15N賴(lài)氨酸均來(lái)自微生物來(lái)源。在后續(xù)研究中，這些研究人員確定約75%的微生物15N標(biāo)記的賴(lài)氨酸被小腸吸收。
此外，其他體內(nèi)研究項(xiàng)目表明，微生物衍生的賴(lài)氨酸被吸收并整合到宿主蛋白質(zhì)中。與動(dòng)物研究相一致，六名健康男性的樣本以15NH4Cl的形式口服15N與標(biāo)記腸道微生物來(lái)源的微生物蛋白和蘇氨酸有關(guān)，這些微生物來(lái)源存在于活體門(mén)靜脈血流中。
對(duì)18歲以上的人樣本進(jìn)行了檢查，這些人被提供了氮充足的飲食，并發(fā)現(xiàn)微生物衍生的賴(lài)氨酸和蘇氨酸對(duì)游離血漿賴(lài)氨酸和蘇氨酸庫(kù)有顯著貢獻(xiàn)。
此外，Gill等人報(bào)告說(shuō)，大腸中微生物群的富集是通過(guò)與必需氨基酸（EAA）生物合成相關(guān)的基因進(jìn)行的，該生物合成基于人血漿池產(chǎn)生的前體。
膳食蛋白質(zhì)是均衡飲食的重要組成部分。人類(lèi)無(wú)法合成多種氨基酸，因此這些氨基酸必須從食物中獲取以維持健康。胃腸道微生物群組成和功能的差異可能是由于膳食蛋白質(zhì)的變化。
進(jìn)入結(jié)腸的蛋白質(zhì)量和尿液中檢測(cè)到的發(fā)酵代謝物量取決于蛋白質(zhì)的消化率，蛋白質(zhì)消化由蛋白質(zhì)水平和來(lái)源的共同作用決定。
當(dāng)進(jìn)展到結(jié)腸的遠(yuǎn)端部分時(shí)，碳水化合物被消耗，pH值增加，蛋白質(zhì)發(fā)酵變得更加有效。在消化過(guò)程中，蛋白質(zhì)攝入量的增加總是與消化率的相對(duì)降低有關(guān)，通常會(huì)導(dǎo)致更多可發(fā)酵的大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入結(jié)腸。
不同形式蛋白對(duì)腸道微生物群影響不同
蛋白質(zhì)來(lái)源主要來(lái)自植物或動(dòng)物來(lái)源，每種類(lèi)型都具有獨(dú)特的消化率和不同的降解模式，具體取決于所涉及的微生物。結(jié)腸中的細(xì)菌屬參與蛋白質(zhì)代謝，主要包括可能致病的擬桿菌屬、大腸桿菌屬和梭菌屬。抑制這些潛在病原體通常與通過(guò)減少腸毒素和有害微生物代謝物的釋放來(lái)恢復(fù)微生態(tài)系統(tǒng)平衡有關(guān)。
考慮到蛋白質(zhì)來(lái)源在消化中的作用，動(dòng)物來(lái)源的蛋白質(zhì)，如乳品和動(dòng)物蛋白的消化率普遍高于植物蛋白。然而，酪蛋白的熱分解顯著降低了蛋白質(zhì)的消化率，增加了蛋白質(zhì)的發(fā)酵程度。下面就詳細(xì)來(lái)看蛋白質(zhì)來(lái)源如何調(diào)節(jié)腸道微生物群。
植物蛋白
與動(dòng)物蛋白相比，植物蛋白通常具有較低的蛋白質(zhì)消化率，因?yàn)?strong style="box-sizing: border-box;">植物細(xì)胞壁不能消化。大豆和花生蛋白都在調(diào)節(jié)腸道有益細(xì)菌組成方面有積極的作用。
添加20%花生蛋白的飼糧改變了大鼠腸道菌群多樣性，增加了雙歧桿菌，降低了腸桿菌和產(chǎn)氣莢膜梭菌的數(shù)量。增加的雙歧桿菌有助于產(chǎn)生更多的微生物代謝物，包括乙酸和乳酸，導(dǎo)致腸道pH值降低，抑制有毒代謝物，如胺和苯并吡咯。
大豆已被廣泛應(yīng)用于人類(lèi)和動(dòng)物，它可以改變腸道微生物的組成，增加了埃希氏桿菌屬和丙酸桿菌。系統(tǒng)發(fā)育分析顯示，埃希氏桿菌屬與志賀菌的同源性最高，兩者都能在不損害腸道黏膜的情況下調(diào)節(jié)鹽和水的代謝。但大豆中含有的抗?fàn)I養(yǎng)因子會(huì)對(duì)生產(chǎn)性能產(chǎn)生負(fù)面影響，限制了其在非反芻動(dòng)物中的應(yīng)用。
植物蛋白被用于動(dòng)物飼料行業(yè)，因?yàn)樗膬r(jià)格普遍低于動(dòng)物蛋白，并且在食品安全方面具有一些優(yōu)勢(shì)。
動(dòng)物蛋白
與植物蛋白相比，動(dòng)物蛋白對(duì)于牲畜來(lái)說(shuō)是高度易消化的。酪蛋白、脫脂奶粉和魚(yú)粉通常用作豬的飼料，它們可以被消化成豐富的蛋白質(zhì)底物并在到達(dá)大腸之前被吸收。這些動(dòng)物蛋白的代謝特性有利于宿主健康，特別是，對(duì)環(huán)境應(yīng)激導(dǎo)致仔豬斷奶后腹瀉的預(yù)防作用及一些植物蛋白中的抗?fàn)I養(yǎng)因子。
酪蛋白可以被近端腸道中的宿主酶消化，從而減少大腸中細(xì)菌的降解。具體而言，酪蛋白可以增加乳桿菌和雙歧桿菌，并減少糞便中葡萄球菌、大腸菌群和鏈球菌的數(shù)量。此外，酪蛋白可以調(diào)節(jié)直腸真桿菌和Marvinbryantia formatexigens的減少。
補(bǔ)充脫脂干牛奶可以增加總厭氧菌和需氧菌，而膳食魚(yú)粉可以減少需氧菌，包括大腸菌群，并增加厭氧菌的數(shù)量，如乳酸桿菌屬。
此外，動(dòng)物蛋白的特點(diǎn)是 短鏈脂肪酸減少，腸道 pH 值和氨濃度增加。
顯然，蛋白質(zhì)來(lái)源對(duì)腸道微生物群的影響并不一致，需要更多的研究來(lái)評(píng)估不同蛋白質(zhì)類(lèi)型對(duì)蛋白質(zhì)消化率和代謝以及腸道微生物群組成的影響。
蛋白質(zhì)攝入量與腸道菌群
膳食蛋白質(zhì)的濃度是影響蛋白質(zhì)發(fā)酵和腸道微生物組成的主要因素。
更高的水平和未消化的蛋白質(zhì)會(huì)導(dǎo)致致病微生物的增加，從而增加代謝疾病的風(fēng)險(xiǎn)。
Zhao J, et al., Curr Protein Pept Sci. 2019
未被小腸吸收的殘留含氮化合物將被轉(zhuǎn)移到遠(yuǎn)端腸道，并被該位置微生物代謝。微生物代謝物的數(shù)量和種類(lèi)均受膳食蛋白質(zhì)攝入量的影響。
有些微生物代謝物是有毒的，例如硫化氫、氨和吲哚化合物，并可能對(duì)宿主健康產(chǎn)生負(fù)面影響。有些代謝物是參與宿主各種生理過(guò)程的生物活性分子。
此外，由于腸道微生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)破壞和有益菌的減少，高濃度的蛋白質(zhì)補(bǔ)充會(huì)導(dǎo)致潛在病原體數(shù)量增加。膳食蛋白質(zhì)改變的腸道微生物群，通過(guò)調(diào)節(jié)腸道屏障功能、腸道運(yùn)動(dòng)和免疫系統(tǒng)來(lái)影響宿主代謝。
結(jié)腸中過(guò)量蛋白質(zhì)發(fā)酵影響腸道微生物群變化
未消化蛋白質(zhì)的增加與蛋白質(zhì)攝入水平高、蛋白質(zhì)消化率相對(duì)降低和氨基酸組成不平衡有關(guān)。結(jié)腸中多余蛋白質(zhì)的降解始于細(xì)菌蛋白酶和肽酶將蛋白質(zhì)水解成較小的肽和氨基酸。這些含氮化合物會(huì)影響腸道微生物群，尤其是結(jié)腸。
稍低蛋白濃度有助于減少大腸桿菌，但蛋白濃度過(guò)低會(huì)增加潛在致病菌
相對(duì)低濃度的膳食蛋白質(zhì)會(huì)減少致病菌增殖的底物量。例如，人類(lèi)飲食中低濃度的蛋白質(zhì)導(dǎo)致粘膜表面的大腸桿菌群落減少。在較低蛋白質(zhì)條件下腸道微生物的變化會(huì)產(chǎn)生毒性較小的含氮細(xì)菌代謝物，例如多胺。
然而，當(dāng)飲食中蛋白質(zhì)的濃度過(guò)低而不能滿(mǎn)足宿主的基本需要時(shí)，就會(huì)增加潛在病原體的豐度，減少有益菌的數(shù)量。
具體來(lái)看一項(xiàng)關(guān)于蛋白濃度變化對(duì)腸道菌群影響的研究。
斷奶動(dòng)物
蛋白水平適量：
當(dāng)斷奶動(dòng)物飼喂100-200g/kg的膳食蛋白質(zhì)時(shí)，糞便中需氧菌和厭氧菌的數(shù)量會(huì)增加，這些蛋白質(zhì)水平會(huì)導(dǎo)致腸道中乳酸桿菌的增加以及大腸菌群和葡萄球菌的減少。
蛋白水平過(guò)高：
然而，當(dāng)膳食蛋白質(zhì)水平大于 200 g/kg 時(shí)，致病菌數(shù)量會(huì)增加，例如大腸菌群、鏈球菌和芽孢桿菌。
蛋白水平過(guò)低：
低濃度的膳食蛋白質(zhì)會(huì)減少產(chǎn)丁酸菌（這些菌群是抗癌和其他腸道疾病的抗炎劑），包括乳酸桿菌、雙歧桿菌、saccharolytic（糖酵解菌）。
成年動(dòng)物
成年動(dòng)物中，在蛋白質(zhì)水平的微小變化下，腸道微生物群相對(duì)穩(wěn)健。例如，當(dāng)成年動(dòng)物分別用 190 g/kg 和 150 g/kg 蛋白質(zhì)喂養(yǎng)時(shí)，糞便樣本中的細(xì)菌數(shù)量幾乎沒(méi)有差異。
在成年動(dòng)物中，只有當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)水平發(fā)生重大變化時(shí)，才能觀察到微生物群的變化。
低蛋白飲食還與低濃度的氨、血漿尿素氮和回腸食糜中的短鏈脂肪酸含量有關(guān)。腸道中的氨不是來(lái)自宿主脲酶活性，而是來(lái)自蛋白水解和微生物活動(dòng)。因此，回腸食糜中低濃度的氨可能表明蛋白質(zhì)代謝降低。
蛋白質(zhì)發(fā)酵產(chǎn)物對(duì)腸道微生物的影響
大部分膳食蛋白質(zhì)在小腸中消化，但蛋白質(zhì)攝入過(guò)多會(huì)導(dǎo)致結(jié)腸輸入量增加。結(jié)腸中多余蛋白質(zhì)的降解始于蛋白質(zhì)被細(xì)菌蛋白酶和肽酶水解成更小的肽和AA，這些蛋白酶和肽酶在中性至堿性pH下更為活躍。這些殘余蛋白質(zhì)不僅提高了腸道pH值，而且還可供結(jié)腸微生物進(jìn)一步代謝。
然而，堿性pH有利于病原體增殖，對(duì)腸道健康不利。此外，由于向腸道微生物群過(guò)量供應(yīng)膳食蛋白質(zhì)而導(dǎo)致的蛋白質(zhì)發(fā)酵也被視為腸道疾病發(fā)展的一個(gè)因素。
雖然有報(bào)道稱(chēng)結(jié)腸蛋白輸注過(guò)多會(huì)產(chǎn)生有害影響，仍有一些爭(zhēng)議，但似乎較低量的蛋白到達(dá)遠(yuǎn)端腸道可能會(huì)降低腹瀉的發(fā)生率，并抑制病原菌的增殖，特別是在應(yīng)激情況下，如感染高壓。
蛋白質(zhì)的發(fā)酵通常與蛋白質(zhì)發(fā)酵細(xì)菌以及潛在致病菌的生長(zhǎng)有關(guān)。通過(guò)培養(yǎng)基分析，至少擬桿菌屬和丙酸桿菌以及各種桿菌被鑒定為蛋白水解細(xì)菌，其中一些細(xì)菌的基因組中攜帶絲氨酸和其他蛋白酶的基因。
氨基酸為細(xì)菌提供代謝底物
飲食和內(nèi)源性來(lái)源的蛋白質(zhì)和氨基酸對(duì)于腸道微生物群的生長(zhǎng)和存活是必要。
蛋白質(zhì)水解后，釋放的肽和氨基酸被宿主和胃腸道中的細(xì)菌用于各種代謝活動(dòng)，雖然一些細(xì)菌缺乏使用細(xì)胞外氨基酸的特定轉(zhuǎn)運(yùn)體。
胃腸道中許多細(xì)菌的理想氮源是氨基酸和NH3，可能是因?yàn)樗鼈內(nèi)狈Ρ匾碾霓D(zhuǎn)運(yùn)蛋白。然而，如瘤胃前置桿菌等細(xì)菌利用肽作為氮的唯一來(lái)源。這些肽最初被輸送到瘤胃前置桿菌的細(xì)胞中，然后直接使用或水解成FAAs。通常，肽、氨基酸和NH3可用于細(xì)菌細(xì)胞成分的生產(chǎn)或通過(guò)各種途徑分解代謝。這些過(guò)程可能對(duì)身體產(chǎn)生有利或不利的影響。
蛋白質(zhì)攝入與腸道屏障
腸道是一個(gè)具有高度蛋白水解活性的部位，主要由微生物群介導(dǎo)。這些蛋白水解代謝物以及腸道微生物（可通過(guò)蛋白質(zhì)水平改變）通過(guò)調(diào)節(jié)緊密連接蛋白和Zonulin在調(diào)節(jié)腸粘膜屏障中發(fā)揮重要作用。
Ma N, et al., Curr Protein Pept Sci. 2017
腸道微生物通過(guò)調(diào)節(jié)緊密連接蛋白ZO-1和ZO-2的表達(dá)來(lái)影響腸道上皮屏障。研究表明，在高蛋白飲食(HPD)中增加雙歧桿菌可有效緩解結(jié)腸上皮細(xì)胞膜屈曲，上調(diào)ZO-1表達(dá)，有利于緊密連接修復(fù)。
相反，低蛋白飲食(low-protein diet, LPD)或正常蛋白飼糧(normalprotein diet, NPD)通過(guò)降低腸上皮通透性，降低大腸桿菌水平，從而上調(diào)ZO-1的表達(dá)。抑制大腸桿菌生長(zhǎng)也可上調(diào)ZO-2的表達(dá)，從而保護(hù)腸上皮細(xì)胞，修復(fù)上皮屏障。
連蛋白Zonulin是唯一已知的細(xì)胞間緊密連接的生理調(diào)節(jié)劑，可能是微生物群和緊密連接蛋白之間的一種可能的調(diào)節(jié)劑。
Zonulin可逆且快速地調(diào)節(jié)腸道通透性，其在遺傳易感個(gè)體中的上調(diào)可能導(dǎo)致免疫介導(dǎo)的疾病。其釋放將由細(xì)菌數(shù)量的變化觸發(fā)。
在上皮細(xì)胞中結(jié)合其受體后，該復(fù)合物導(dǎo)致緊密連接的開(kāi)放并增加腸道通透性。
研究人員選擇了4種細(xì)菌菌株作為興奮劑，包括3種大腸桿菌菌株和1種沙門(mén)氏菌菌株，它們都是病原體，HPD增加。它們都釋放了Zonulin并改變了細(xì)胞旁通透性。同時(shí)，觀察到ZO-1從緊密連接復(fù)合物重新分布到細(xì)胞單層。
此外，不同的細(xì)菌會(huì)導(dǎo)致不同水平的Zonulin分泌，這會(huì)在不同程度上改變腸道屏障功能，反映微生物和腸道之間的急性調(diào)節(jié)。
氨基酸不均衡會(huì)誘發(fā)腸道問(wèn)題
膳食蛋白質(zhì)中的氨基酸可通過(guò)調(diào)節(jié)腸道微生物群組成間接影響腸道形態(tài)。此前有研究報(bào)道，低賴(lài)氨酸玉米蛋白會(huì)導(dǎo)致腸道絨毛高度降低，隱窩深度加深，提示腸道黏膜的損傷是由于飼糧中氨基酸比例失衡所致。
小腸上皮細(xì)胞可將氨基酸和其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸收到血液和器官中，營(yíng)養(yǎng)不良對(duì)腸道微生物群的干擾和影響可能導(dǎo)致腸道形態(tài)受損。
斷奶時(shí)觀察到的腹瀉可以通過(guò)低蛋白質(zhì)水平和平衡氨基酸組成來(lái)緩解。然而，飲食中氨基酸的不平衡可能損害腸道形態(tài)，增加腹瀉風(fēng)險(xiǎn)。因此，飲食中氨基酸失衡會(huì)抑制蛋白質(zhì)吸收，導(dǎo)致腸上皮增生。
注意蛋白過(guò)敏或不耐受誘發(fā)的腸道問(wèn)題
大豆中的粗蛋白質(zhì)相對(duì)較高，約為40%，主要由球蛋白組成，球蛋白由伴大豆球蛋白和大豆球蛋白組成。這些球蛋白具有免疫原性和熱穩(wěn)定性。
大豆蛋白補(bǔ)充劑中抗原復(fù)合物的形成，如大豆球蛋白、β-伴大豆球蛋白和免疫球蛋白抗體，可能是刺激過(guò)敏反應(yīng)和腹瀉的原因。大部分膳食蛋白質(zhì)在消化后降解為肽和氨基酸。
然而，還有一種可能性是，其他分子如一種抗?fàn)I養(yǎng)因子，可以通過(guò)腸上皮細(xì)胞進(jìn)入血液和淋巴。大豆中具有抗原活性的抗?fàn)I養(yǎng)因子可刺激宿主的免疫應(yīng)答。
免疫反應(yīng)由具有IgE分泌的T淋巴細(xì)胞介導(dǎo)，其對(duì)腸道形態(tài)具有負(fù)面影響，導(dǎo)致絨毛損傷和隱窩細(xì)胞增殖。
此外，上皮細(xì)胞中消化酶活性的降低可能與吸收功能失調(diào)和腸道微生物群組成多樣性減少有關(guān)。
由于其抗原性，膳食大豆蛋白可能有利于病原體增殖，這些抗原也可能是對(duì)糞便微生物群一致性產(chǎn)生不利影響的因素。
對(duì)大豆蛋白的超敏反應(yīng)可能導(dǎo)致對(duì)病原體過(guò)度生長(zhǎng)的更高易感性，主要包括蛋白質(zhì)代謝細(xì)菌以及腸致病性大腸桿菌。
大豆蛋白和其他植物蛋白通常含有抗?fàn)I養(yǎng)因子，包括可溶性非淀粉多糖含量升高，可能增加斷奶仔豬腹瀉的發(fā)生率。
在大豆蛋白質(zhì)代謝過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生各種毒素，如組胺、尸堿和腐胺，這些毒素會(huì)破壞腸壁，增加腸上皮細(xì)胞的通透性。當(dāng)病原體在管腔內(nèi)定植時(shí)，可能發(fā)生腸道微生態(tài)失調(diào)。
大豆蛋白被認(rèn)為是一種相對(duì)健康的蛋白質(zhì)來(lái)源。大豆經(jīng)加工處理后，抗原活性有所降低，抗?fàn)I養(yǎng)因子顯著降低。Pepsin-hydrolysate conglycinin (PTC)是一種治療后從球蛋白中提取的小肽，具有降低高血壓、抗氧化和免疫刺激等藥理和生理活性。
伴大豆球蛋白是大豆貯藏蛋白的組分之一，經(jīng)消化和酶處理后以PTC的形式發(fā)揮作用。PTC可以抑制病理性大腸桿菌的生長(zhǎng)，無(wú)時(shí)間依賴(lài)性，并且在 大腸桿菌E. coli O138激發(fā)后也被激活以預(yù)防疾病。
伴胰球蛋白-胃蛋白酶水解物參與調(diào)節(jié)腸道微生物群落平衡和維持腸道完整性。當(dāng)腸道微生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)受到干擾時(shí)，生物活性肽可在預(yù)防與腸道疾病相關(guān)的疾病中發(fā)揮重要作用。PTC還通過(guò)產(chǎn)生胃蛋白酶介導(dǎo)的雙歧桿菌生長(zhǎng)刺激肽促進(jìn)雙歧桿菌的生長(zhǎng)。然而，PTC對(duì)E. coli O138的抑制作用的潛在機(jī)制尚不清楚，需要進(jìn)一步的研究來(lái)闡明。
酪蛋白與腸道微生物群
酪蛋白具有特殊的氨基酸組成，可以誘導(dǎo)腸道氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因的轉(zhuǎn)錄水平。腸道微生物群的組成和功能也受到氨基酸平衡改變的影響。
CAT1
陽(yáng)離子氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（CAT1）參與賴(lài)氨酸和精氨酸的轉(zhuǎn)運(yùn)。研究表明，對(duì)十二指腸和回腸中的CAT1沒(méi)有顯著影響。相反，與空腸中的膳食玉米醇溶蛋白相比，補(bǔ)充酪蛋白的CAT1表達(dá)水平更高。
因此，可以合理地得出結(jié)論，酪蛋白可促進(jìn)賴(lài)氨酸和精氨酸的積累，這與補(bǔ)充酪蛋白的賴(lài)氨酸含量高于膳食玉米醇溶蛋白的報(bào)告一致。
腸道中賴(lài)氨酸和精氨酸的變化可能有助于酪蛋白對(duì)腸道微生物群的影響。CAT1的表達(dá)隨著飲食中賴(lài)氨酸水平的增加而上調(diào)。
EAAC1
興奮性氨基酸載體1（EAAC1）參與天冬氨酸和谷氨酸的轉(zhuǎn)運(yùn)，其作用類(lèi)似于CAT1。EAAC1在十二指腸中的表達(dá)水平被膳食玉米醇溶蛋白下調(diào)，而在空腸和回腸中，補(bǔ)充酪蛋白的EAAC1表達(dá)水平高于玉米醇溶蛋白或大豆蛋白。
PePT1
此外，肽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1（PePT1）的表達(dá)也受到不同蛋白質(zhì)來(lái)源的調(diào)控。與植物蛋白相比，膳食酪蛋白在所有腸段都有更高的PepT1表達(dá)。
因此，具有平衡氨基酸組成的膳食酪蛋白可以促進(jìn)氨基酸和肽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的表達(dá)。這種表達(dá)可以加速功能性氨基酸在腸道環(huán)境中的運(yùn)輸。
賴(lài)氨酸、天冬氨酸和谷氨酸在管腔中的濃度受不同蛋白質(zhì)來(lái)源的不同處理的影響。這些變化可以影響特定代謝物的衍生和轉(zhuǎn)化途徑，改變生理功能，改變腸道內(nèi)的微生態(tài)平衡。
氨基酸還通過(guò)合成細(xì)菌蛋白質(zhì)以及與腸道微生物群的相互作用對(duì)微生物組成起重要作用。
菌群發(fā)酵蛋白質(zhì)主要副產(chǎn)物
短鏈脂肪酸
短鏈脂肪酸(SCFA)是細(xì)菌在大腸內(nèi)代謝的最終產(chǎn)物，主要成分為乙酸、丁酸和丙酸。短鏈脂肪酸的基質(zhì)主要來(lái)自膳食纖維和抗性淀粉。
然而，未消化的蛋白質(zhì)也是短鏈脂肪酸產(chǎn)物的底物。膳食蛋白質(zhì)在大腸中釋放的幾種氨基酸是短鏈脂肪酸合成的前體。腸道微生物可以從甘氨酸、丙氨酸、蘇氨酸、谷氨酸、賴(lài)氨酸和天冬氨酸中產(chǎn)生乙酸鹽。
谷氨酸和賴(lài)氨酸可以合成丁酸，丙氨酸和蘇氨酸可以合成丙酸。
短鏈脂肪酸產(chǎn)物的數(shù)量和形態(tài)主要取決于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的底物可得性、腸道菌群組成和腸道傳遞時(shí)間。短鏈脂肪酸是已知的氧化和使用作為燃料的結(jié)腸上皮。
此外，SCFA可以靶向游離脂肪酸受體(FFAR)配體轉(zhuǎn)運(yùn)到結(jié)腸腸細(xì)胞，F(xiàn)FAR代謝感知的激活在調(diào)節(jié)腸道脂肪沉積和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸收中發(fā)揮重要作用。
短鏈脂肪酸與腸道血流相互作用，促進(jìn)5-羥色胺的釋放，這可能受到腸道-腦內(nèi)分泌軸的調(diào)節(jié)。這有助于增加腸道運(yùn)動(dòng)和離子轉(zhuǎn)運(yùn)，從而改變腸道菌群組成和免疫防御。
SCFA參與多種生理過(guò)程，在維持腸道完整性、葡萄糖穩(wěn)態(tài)和食欲調(diào)節(jié)中發(fā)揮重要作用。除了為結(jié)腸細(xì)胞提供能量外，丁酸鹽也是SLC5A8的底物。該蛋白編碼基因抑制組蛋白去乙?；傅幕钚?，而組蛋白去乙酰化酶是一種表觀遺傳調(diào)節(jié)因子，在多種腫瘤中誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。丁酸可以通過(guò)上調(diào)宿主防御肽的表達(dá)來(lái)刺激中性粒細(xì)胞群體，有利于破壞病原體，增強(qiáng)抗病能力。
氨
氨在大腸中以毫摩爾濃度存在。與遠(yuǎn)端結(jié)腸相比，近端結(jié)腸的特點(diǎn)是pH值低，碳水化合物含量高。因此，從升結(jié)腸到降結(jié)腸，氨濃度升高，這與遠(yuǎn)端結(jié)腸的蛋白質(zhì)代謝率高于近端結(jié)腸是一致的。
大腸中的氨濃度主要是與氨基酸脫氨和尿素水解有關(guān)的微生物代謝物。腸道菌群可利用氨，氨可被上皮細(xì)胞吸收。尿素在腸道內(nèi)的水解是通過(guò)細(xì)菌脲酶活性進(jìn)行的。
雖然幽門(mén)螺桿菌的脲酶活性已經(jīng)得到了充分的研究，但關(guān)于其他大腸微生物的脲酶活性的信息卻很少。最近的一項(xiàng)研究報(bào)道，部分氨被谷氨酰胺合成酶的活性與l -谷氨酸縮合，使谷氨酰胺合成。這是一種可能的機(jī)制，以控制氨細(xì)胞內(nèi)濃度在結(jié)腸細(xì)胞。
硫化氫 (H2S)
硫化氫(H2S)是蛋氨酸、半胱氨酸等含硫氨基酸發(fā)酵產(chǎn)生的一種微生物代謝物。H2S也來(lái)源于無(wú)機(jī)硫酸鹽和亞硫酸鹽添加劑的還原，以及腸道磺胺類(lèi)物質(zhì)的分解代謝。
腸道微生物能夠通過(guò)脫硫酶從半胱氨酸碳鏈中獲得能量。甲硫氨酸可轉(zhuǎn)化為α-酮丁酸酯、氨和甲硫醇。這些代謝物歸因于一個(gè)特定的分類(lèi)組的細(xì)菌，包括大腸桿菌、腸沙門(mén)氏菌、梭菌和產(chǎn)氣腸桿菌，通常在大腸中發(fā)現(xiàn)。
腸桿菌、腸球菌、腸鏈球菌、梭桿菌和真細(xì)菌能夠發(fā)酵含硫氨基酸。
多胺
多胺是由精氨酸、鳥(niǎo)氨酸和蛋氨酸等氨基酸前體的結(jié)腸細(xì)胞產(chǎn)生的聚陽(yáng)離子分子。從結(jié)腸癌中分離出來(lái)的結(jié)腸上皮具有高的多胺合成能力，這可能是由于腫瘤細(xì)胞持續(xù)有絲分裂需要高的多胺。
腸道微生物可從鳥(niǎo)氨酸、精氨酸、賴(lài)氨酸、酪氨酸和組氨酸等氨基酸前體產(chǎn)生腐胺、胍胺、尸胺、酪胺和組胺等多種多胺。
多胺參與細(xì)菌細(xì)胞的生長(zhǎng)、增殖、分泌和運(yùn)輸活動(dòng)。大腸生態(tài)系統(tǒng)中能夠產(chǎn)生多胺的大腸細(xì)菌有多種，包括擬桿菌屬(Bacteroides)、乳桿菌屬(Lactobacillus)、Veillonella、雙歧桿菌屬(Bifidobacterium)和梭狀芽胞桿菌屬(Clostridium)。因此，腸道菌群組成是影響結(jié)腸多胺分布和分配的因素之一。
苯酚和吲哚
結(jié)腸中苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸等芳香族氨基酸可被特定的腸道微生物代謝為酚類(lèi)和吲哚類(lèi)化合物。
然而，芳香氨基酸的代謝與結(jié)腸微生物群的特定組分之間的相互作用還沒(méi)有充分的研究。一些代謝產(chǎn)物如酚和吲哚，被懷疑為共致癌物和結(jié)腸癌促進(jìn)劑。
已知發(fā)酵芳香氨基酸的厭氧菌包括大腸中的擬桿菌、乳酸菌、雙歧桿菌、梭狀芽胞桿菌和胃鏈球菌。與結(jié)腸中的其他氨基酸相比，芳香氨基酸在細(xì)菌中代謝緩慢。它們可以生產(chǎn)一系列的酚類(lèi)和吲哚類(lèi)化合物作為最終產(chǎn)品，如對(duì)甲酚、吲哚、酚和糞臭酚。
據(jù)報(bào)道，酪氨酸可產(chǎn)生苯酚和對(duì)甲酚，而苯乙酸和色氨酸在人體漿發(fā)酵過(guò)程中分解為吲哚乙酸鹽和吲哚。
在一項(xiàng)研究中，遠(yuǎn)端結(jié)腸中的酚類(lèi)化合物濃度增加，表明大腸遠(yuǎn)端區(qū)域的氨基酸代謝較高。吲哚和酚類(lèi)代謝物的濃度取決于細(xì)菌產(chǎn)生率和結(jié)腸吸收率之間的平衡。酚類(lèi)化合物似乎大部分被結(jié)腸內(nèi)容物吸收。它們?cè)趶墓芮?strong style="box-sizing: border-box;">轉(zhuǎn)移到血液和肝臟的過(guò)程中部分代謝，最后通過(guò)尿液排出。
對(duì)無(wú)菌和常規(guī)小鼠血漿代謝物的對(duì)比分析表明，無(wú)菌小鼠的色氨酸和酪氨酸水平至少增加了1.5倍。涉及這些芳香族氨基酸的細(xì)菌代謝產(chǎn)物包括硫酸吲哚氧基、硫酸苯酯、硫酸對(duì)甲酚和苯丙酰甘氨酸，僅在常規(guī)小鼠中發(fā)現(xiàn)。
關(guān)于酚類(lèi)和吲哚類(lèi)化合物對(duì)結(jié)腸上皮細(xì)胞的影響知之甚少。體外實(shí)驗(yàn)表明，苯酚會(huì)降低屏障功能的完整性。需要注意的是，當(dāng)苯酚濃度高于1.25 mM時(shí)，它會(huì)損害結(jié)腸上皮細(xì)胞。
如果蛋白質(zhì)攝入過(guò)量，或者腸道里消化蛋白質(zhì)的菌群構(gòu)成不理想，那么蛋白質(zhì)發(fā)酵發(fā)生的胺，硫化氫，苯酚等腸道毒素過(guò)量積累，會(huì)誘發(fā)腸道炎癥，便秘，腹脹等問(wèn)題，因此正確攝入適量?jī)?yōu)質(zhì)蛋白對(duì)于維持腸道菌群和身體健康很重要。
蛋白質(zhì)攝入要因人而異
實(shí)際上，我們攝入的一些蛋白質(zhì)可以轉(zhuǎn)化為葡萄糖，特別是當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)的消化速度快且人體糖原儲(chǔ)存量低時(shí)，有些蛋白質(zhì)可以被微生物群發(fā)酵，特別是當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)的消化速度慢時(shí)。
每個(gè)人對(duì)蛋白質(zhì)的需求量各不相同，比如經(jīng)常運(yùn)動(dòng)人群和久坐人群對(duì)蛋白質(zhì)的需求量不一樣，孕婦、老人、兒童、肥胖等群體都有各自不同的需求。當(dāng)然，每個(gè)人的不同狀態(tài)對(duì)蛋白質(zhì)的需求量也都不同，比如爬山的一天，和在家刷劇的一天，也是不一樣的。
因此，我們說(shuō)最佳每日蛋白質(zhì)攝入量取決于你的身高體重、健康狀況、目標(biāo)、身體活動(dòng)水平。
素食主義者對(duì)蛋白質(zhì)的需求較高，因?yàn)?strong style="box-sizing: border-box;">植物蛋白在生物利用度上通常不如動(dòng)物蛋白。植物蛋白消化率為 60-80%，而動(dòng)物蛋白消化率超過(guò)90%.
注意植物蛋白的較難消化吸收
因?yàn)橹参锖幸种频鞍踪|(zhì)消化和吸收的抗?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)，如胰蛋白酶抑制劑、植酸鹽和單寧。雖然燒熟后確實(shí)降低了抗?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)的濃度，但并不能完全消除它們。
另外，植物性蛋白質(zhì)也含有限制性氨基酸，這些氨基酸是必須氨基酸但數(shù)量太少，以至于不夠蛋白質(zhì)的合成所需。
注：限制性氨基酸是指食物所含必需氨基酸的量與動(dòng)物所需的蛋白質(zhì)必需氨基酸的量相比，比值偏低的氨基酸。比如說(shuō)一種食物里特別缺少某一種氨基酸，即使其它的氨基酸含量很高，因?yàn)檫@個(gè)氨基酸導(dǎo)致它的各個(gè)氨基酸比例不平衡。人體對(duì)這種食物的吸收依然不理想，這種氨基酸就叫限制性氨基酸。
結(jié)合不同的植物性蛋白質(zhì)可以幫助彌補(bǔ)它們各自的不足。
攝入蛋白注意其氨基酸構(gòu)成
比如說(shuō)，賴(lài)氨酸是最常見(jiàn)的限制性氨基酸，特別是在谷類(lèi)中，如小麥和水稻。堅(jiān)果往往也含有賴(lài)氨酸作為限制性氨基酸。另一方面，豆類(lèi)含有足夠的賴(lài)氨酸，可以彌補(bǔ)，但缺乏硫氨基酸，如蛋氨酸和半胱氨酸。
蛋白質(zhì)能否被人體吸收利用，還應(yīng)該考慮蛋白質(zhì)的氨基酸組成。
因此，了解一下評(píng)估蛋白質(zhì)的另一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：氨基酸的組成。
氨基酸組成
蛋白質(zhì)由氨基酸組成，身體可以合成其中一些氨基酸，而另一些則不能。
需要但不能合成、需要從食物中攝取的九種氨基酸被稱(chēng)為必需氨基酸(EAA)。
氨基酸：成人的需求和不同食物的含量
World Health Organization. Protein and Amino Acid Requirements in Human Nutrition
人群范圍蛋白質(zhì)攝入量如何？
使用谷禾檢測(cè)人群，基于腸道菌群分析營(yíng)養(yǎng)膳食攝入構(gòu)成，圖中給出了蛋白質(zhì)占總能量攝入的占比，正常比例在10~20%范圍?？梢钥闯?~3歲蛋白質(zhì)占比較高，3~15歲蛋白質(zhì)占比較低，80~100歲比例又進(jìn)一步下降。
<谷禾健康腸道菌群檢測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)>
結(jié) 語(yǔ)
蛋白質(zhì)代謝與腸道菌群密切相關(guān)。膳食蛋白質(zhì)在小腸中被蛋白酶和眾多肽酶代謝，膳食蛋白質(zhì)釋放的氨基酸可用于腸道微生物合成蛋白質(zhì)。這反過(guò)來(lái)又促進(jìn)了飲食、微生物群和宿主之間的氮循環(huán)和利用。
不同的細(xì)菌有不同的代謝能力，依靠我們攝入的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)繁殖生存，其中擬桿菌屬(Bacteroides)、梭狀芽胞桿菌屬(Clostridium)、丙酸桿菌屬(Propionibacterium)、梭桿菌屬(Fusobacterium)、乳酸桿菌屬(Lactobacillus)和鏈球菌屬(Streptococcus)在蛋白質(zhì)水解過(guò)程中發(fā)揮著重要作用。通過(guò)腸道菌群檢測(cè)評(píng)估的蛋白質(zhì)攝入水平顯示不同人蛋白質(zhì)攝入及營(yíng)養(yǎng)占比差異很大，過(guò)高或者過(guò)低均伴隨腸道菌群?jiǎn)栴}，包括過(guò)低導(dǎo)致潛在病原體數(shù)量增加，有益菌減少，同時(shí)導(dǎo)致部分氨基酸缺乏，過(guò)高又導(dǎo)致例如大腸菌群、鏈球菌和芽孢桿菌增殖，蛋白質(zhì)發(fā)酵產(chǎn)生的副產(chǎn)物如，腐胺，苯酚，硫化氫等增誘發(fā)便秘，腹痛等健康問(wèn)題。
除了蛋白質(zhì)的攝入量，不同的蛋白形式，如植物蛋白，乳蛋白、動(dòng)物蛋白以及蛋白質(zhì)與其他營(yíng)養(yǎng)攝入的相對(duì)比例構(gòu)成，如膳食纖維、抗性淀粉、脂肪、微量元素等的比例都會(huì)影響腸道菌群進(jìn)而反過(guò)來(lái)影響其消化降解，改變氨基酸的合成和代謝，最終影響宿主營(yíng)養(yǎng)代謝健康。
總之，我們提倡膳食平衡，沒(méi)有特殊情況不建議盲目補(bǔ)充蛋白粉等，建議從膳食結(jié)構(gòu)調(diào)整保證營(yíng)養(yǎng)均衡，從而使各種營(yíng)養(yǎng)都能達(dá)到生長(zhǎng)發(fā)育和身體健康的生理需要量，這同時(shí)要關(guān)注腸道菌群狀況，因?yàn)樗麄兪窍噍o相生。
常見(jiàn)食物中氨基酸含量見(jiàn)附錄。
附錄
供人類(lèi)食用的植物性食品中總氨基酸的含量
(肽結(jié)合氨基酸加上游離氨基酸) mg/g
Amino Acids in Nutrition and Health, 2021
人類(lèi)動(dòng)物性食品中總氨基酸的含量
(肽結(jié)合氨基酸加上游離氨基酸)mg/g
Amino Acids in Nutrition and Health, 2021
主要參考文獻(xiàn)：
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