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1、全谷物对型糖尿病干预机理的研究进展摘要：全谷物食品是一大类健康谷物食品，近年来在国际上发展迅速。综述了全谷物对糖尿病防控的意义，以及全谷物食品干预 II 型糖尿病发生、发展的机理，主要涉及到胰岛素敏感性、炎症以及肠道微生物。对我国全谷物食品开发和应用提出了相关建议。关键词：全谷物食品；II 型糖尿病；人体健康谷物消费在我国居民膳食营养结构中占有非常重要的地位。全谷物是膳食纤维、维生素、蛋白质、矿物质和碳水化合物的主要来源，其通常被定义为含麸皮和胚芽成分的谷粒。流行病学研究已经证实食用全谷物对预防慢性疾病(包括心血管疾病和型糖尿病)有利。全谷物摄人量与提高胰岛素敏感性、更好的控制体重、预防心脏病
2、和癌症呈正相关。常规和强化的全谷物产品富含叶酸，有助于预防神经管天生缺陷和降低血液中同型半胱氨酸水平，从而可以减少心脏病的风险。糖尿病在全世界的流行及其对人类健康的严重威胁，使人们越来越重视糖尿病的早期预防和对现有病例的强化治疗。目前认为，糖尿病的发病与遗传、免疫、氧化应激、肥胖等因素有关，但确切机制尚不明确。然而，在糖尿病的许多发病危险因素中，胰岛素抵抗、胰岛 B 细胞功能减退和炎症都已被证明是最重要的，这也是型糖尿病(T2DM)发展过程中主要的病理生理环节。此外肠道微生物中蕴含的海量遗传信息可能是治疗糖尿病的新突破口。本文综述了全谷物与糖尿病发生机理相关方面的研究。1 全谷物与糖尿病的预防
3、和控制全谷物的消费改变了糖尿病的发生率。一项美国爱荷华州女性健康研究粮食作物的结果表明，整个谷物、膳食纤维和谷物纤维摄人量与糖尿病的发病率呈负相关，女性食用全谷物达到最高摄人量时患型糖尿病的风险下降了 22ul。哈佛女性健康研究表明每天食用大约三份全谷物食品，患型糖尿病的风险下降了 27。全谷物交叉喂养研究对 11 个超重、血糖正常、非糖尿病的成人进行六周的全谷物喂养和六周的精制谷物喂养，结果表明，相对于精制谷物喂养，在第二个星期全谷物喂养的空腹血胰岛素和 PAI 一 1 抗原水平显著下降，全谷物相比于精制谷物颗粒大、精炼少，其高水平的可溶性纤维可以降低血糖反应及患糖尿病的风险。Fung 等开
4、展了一项“健康职业者追踪调查研究”，对约 52 000 名男性进行了 12 年的追踪研究，结果表明，每周消费 22 份全谷物的男性比每周仅消费28 份全谷物的男性的糖尿病发病率可能性低 30。Liu 等的课题组开展了一项“护士健康研圆究”，这项群组研究包括了近 76 000 名女性，结果发现平均每周摄人约 21 份全谷物的女性护士比平均每周消费不到 1 份全谷物的护士其受糖尿病的危害可以降低 27。全谷物防治糖尿病的机理主要包括以下几个方面：全谷物可以降低血糖葡萄糖与胰岛素响应从而降低糖尿病的风险；全谷物中影响糖尿病的主要因素是膳食纤维，可溶性纤维的摄入也与降低体重有关，如燕麦、豆类等食品富含
5、水溶性纤维，这类纤维能溶于水形成凝胶状物质，有助于降胆固醇和血糖；小麦、大麦、燕麦、黑麦、玉米等全谷物的血糖生成指数为 3681，这类全谷物的慢消化性是全谷物降低葡萄糖与胰岛素响应的重要原因。2 全谷物对糖尿病并发症及致病因素的预防和控制糖尿病有许多危险并发症，其中心血管疾病是糖尿病最危险的并发症，是在糖、脂肪等代谢紊乱的基础上所发生的心脏大血管、微血管及神经病变。心血管疾病的发生、发展与糖尿病的治疗情况息息相关，因此它们的防治原则也和糖尿病的其他并发症基本相似，首先应积极治疗糖尿病这一原发病，严格控制血糖，纠正糖代谢紊乱；其二，控制危险因素如对高血压、肥胖、高脂血症、高胰岛素血症等要进行预防
6、和处理。长期食用全谷物食品可以降低心血管疾病的风险。对 12 项研究进行 Meta 分析表明，有规律的摄入全谷物可以降低 26患冠心病的机率。爱荷华州妇女研究协会对 34 492 位 5569 岁的妇女进行研究发现冠心病的相关风险会随全谷物摄入量的增加而降低。超重、肥胖是糖尿病致病因素之一，高热量及结构不合理(高脂肪、高蛋白、低碳水化合物)的膳食会导致肥胖，随着体重的增加，胰岛素抵抗会加重，进而导致胰岛素分泌缺陷和糖尿病的发生。肥胖者患糖尿病的机率更高，如果能消除此种糖尿病病因，也就是患者通过科学的方法使体重逐渐下降的话，能够预防糖尿病严重并发症的发生。全谷物食品是控制体重的一大重要膳食因素。
7、一项针对 74 091 位女性为期 12 年的健康研究报告表明，每天增加全谷物摄入量的女性比其他女性平均体重减少 15 kg 左右。研究表明，食用更多的全谷物食品其低密度脂蛋白胆固醇水平明显降低，总胆固醇和非高密度胆固醇水平也同样降低了很多。全谷物里富含膳食纤维，膳食纤维进人人体后，通过刺激胃肠激素调节内分泌系统，增加胃肠道消化膜黏度，从而减缓进食速度，既助消化又有利于减肥。3 全谷物对糖尿病作用的潜在机制31 胰岛素敏感性全谷物食品的消费与减少型糖尿病的风险密切联系在一起，胰岛素敏感性是型糖尿病进展过程中的关键机制 H。近年来研究证明谷物膳食纤维在防治型糖尿病方面具有积极的作用，全谷物摄入与
8、胰岛素敏感性的关系参见图 1。Robertso DM 等通过研究认为全谷物饮食能够降低餐后血糖和胰岛素分泌，增加胰岛素敏感性，增强饱腹感，预防慢性病的发生，并具有减少餐后组织负荷的作用，从而对型糖尿病患者起到延缓餐后血糖升高、控制病情的作用。80 例老年 0 型糖尿病患者食用 50100 gJd 燕麦后，空腹血糖、餐后血糖和餐后胰岛素水平明显下降。长期以来，膳食纤维被认为是全谷物主要的健康保护性组分。近年来发表了少量有关膳食纤维和胰岛素敏感性的研究，提高不溶性膳食纤维摄人能显著增加外周胰岛素敏感性。在一项以高胰岛素血症及超重的成年人为对象的研究中，一组患者接受富含全谷物的饮食 6 周，另一组接
9、受精致谷物饮食，结果显示前者的胰岛素敏感性显著增加。另一项受试者为青年人的研究也有相同发现。全谷物中的各种抗氧化成分可阻止氧化应激，这有助于提高胰岛素敏感性；抗氧化成分也可保护 DNA，避免发生导致癌症的氧化损伤和突变。这些营养素以及活性物质组成的营养素包可以产生协同增效作用，从而比各种单个营养素作用的总和更加有利于人体健康。32 炎症除了胰岛素敏感性，炎症也是型糖尿病发展过程中的一个关键机制。研究表明，常吃全谷物食品对心脏有益，美国研究人员在最新一期的临床营养学杂志上报告说，常吃全谷物食品还有助于降低患多种炎症的风险。美国明尼苏达大学的研究人员选择了42 万名 5569 岁的女性作为研究对象
10、。在长达 l5 年的跟踪调查中，研究人员详细了解了她们日常食用全谷物食品的种类和数量。研究发现，与不吃或少吃全谷物食品的女性相比，凡是长期食用全谷物食品的女性，她们罹患各种炎症的几率要低三分之一。局部及全身性慢性炎症对于型糖尿病的发展起到一个基本的作用，其特点是细胞因子在体内异常的浓度。细胞因子干扰胰岛素在细胞内的信号传导，最终产生胰岛素抵抗。因此，炎症影响型糖尿病的发展是通过间接地影响体内的胰岛素敏感性发生的。许多炎症因子，如肿瘤坏死因子一 o(TNFo)、白细胞介素一 6(IL 一 6C)、C 反应蛋白(CRP)、纤溶酶原激活抑制物一 1(PAI 一 1)不但直接参与胰岛素抵抗，而且与糖尿
11、病大血管并发症的危险性联系紧密，在型糖尿病的发生发展进程中起着重要作用。在型糖尿病研究进展中涉及到的炎症因子种类繁多，主要包括：炎症反应细胞，如白细胞等；细胞因子，如白细胞介素(IL)、TNF 一等；急性期反应蛋白，如 CRP；脂肪细胞产物，如瘦素等；凝血因子、PAI 一 1 等；其他因子，如唾液酸、内皮粘附分子和新近发现的 Tanis 蛋白等。Eeva 等通过试验证明型糖尿病患者相对于正常对照组 c 反应蛋白、IL 一 6 等炎症因子显著升高_2。1wamoto 对患有牙周感染的型糖尿病人予抗炎治疗，其血液 TNF 一和 HbA1e 水平显著下降，空腹胰岛素水平降低，胰岛素敏感性增强，炎症治
12、疗可改善型糖尿病患者糖代谢异常。33 肠道微生物已有证据证明全谷物食品摄人量的增加使型糖尿病的风险减少可能是通过大肠相关因素介导的(见图 1)。赵兰涛等在体外实验的基础上，以小鼠为实验对象进行了动物实验。发现摄人全谷物可以增加小鼠肠道中双歧杆菌和乳酸杆菌的数量，而摄人精米和基础饲料则无法增加小鼠肠道中双歧杆菌和乳酸杆菌的数量，表明全谷物对肠道菌群的益生调节作用。Liu 等人的研究表明全部食用精制谷物的志愿者 II 型糖尿病的发病率比摄人一定量全谷物的志愿者高 57。许多重要疾病的发生、发展都与肠道菌群的组成失调有着密切关系，糖尿病是最常见的慢性病之一。其临床主要表现为空腹血糖和糖化血红蛋白升高
13、，糖尿病还伴有免疫下降和慢性炎症，如 T 细胞亚群比例失调、IL 一 6 等细胞因子升高。如果不治疗提高的空腹血糖和餐后血糖，那将会导致糖尿病的并发症。肠道微生物可以在肠道形成生物屏障，通过占位效应、营养竞争及其所分泌的各种代谢产物和细菌素等抑制条件致病菌的过度生长以及外来致病菌的入侵。Backhed 等将正常饲养的小鼠与无菌鼠相比较，结果正常饲养的小鼠更容易发生胰岛素抵抗，表示肠道菌群对胰岛素抵抗的发生具有某种联系。Dumas 等。提出肠道菌群很可能会导致脂肪肝和胰岛素抵抗，这些证据都把肠道菌群和代谢紊乱症联系在一起。说明肠道菌群改变可能是型糖尿病发生的环境因素之一。对于型糖尿病，我国华大基
14、因研究院等单位率先完成了肠道微生物与型糖尿病的宏基因组关联分析，并发表于 2012 年的 Nature 杂志中，该研究明确了中国人群中的糖尿病患者与非糖尿病患者在肠道微生物组成上的差异，发现糖尿病患者均有中等程度的肠道微生态紊乱。另外还发现肠道菌群的改变使得胃肠的通透性发生改变，从而导致葡萄糖耐量降低，体重增加，脂肪增加等一系列的变化。实验提示改变肠内微生物菌群调节其平衡或许对糖尿病患者的治疗有一定作用。科学家 FLORENCE BLANCHER 等也对肠道内微生物群落与型糖尿病患者的病理生理学之间的关系进行了探究，发现肠内微生物菌群的改良可以使葡萄糖耐受量得以改善。因此，肠道菌群在某些程度上
15、影响糖尿病的发生和发展。综上所述，肠道微生物失调与型糖尿病存在着千丝万缕的关系。这可能是治疗型糖尿病的新突破口，明确肠道微生物与人体健康的关系，提出新的治疗和预防疾病的措施，这是未来肠道微生物研究的一个重要方向。图 1 摄入全谷物食品可改善大肠介导的胰岛秉敏感性注：LPS 指脂多糖；f 指上升；指下降。4 倡导全谷物食品流行病学统计表明，长期摄人全谷物食品，可以保护机体免受自由基的伤害，同时还可有效降低心脑血管疾病、癌症、型糖尿病等慢性疾病的危险，有助于体重控制。应当大力发展全谷物主食制品，开发谷物资源，充分利用谷物营养，更好地防治人类各种慢性疾病。(1)建立一些额外的研究来更好地了解全谷物和健康之间的关系。比如评估粮食摄入量方法的改进可以更好地了解全谷物的摄人量；代谢研究将使我们进一步了解全谷物对人体的作用；疾病预防和干预研究可以令我们更重视日常生活中对全谷物的食用。(2)充分利用全谷物的营养保健优势，从工艺上保留原有营养成分和功能因子，同时，按营养互补原理组成配方，开发纯天然营养主食品。根据不同的消费人群，开发适当的系列主食制品。(3)加强全谷物的产品品质、加工新技术及开发研究，研究加工对全谷物营养物质生物有效性的影响，理想的全谷物食品是在加工后可以提高营养和植物化学物质的保留和生物利用率，并且适当强化其营养物质和活性成分，同时提供期望的味道。
