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食與心在飲食缺乏膳食纖維不僅僅會引起便秘，還會降低抗感染能力和黏液層是什么？為什么能抗感染/減少食物過敏？怎樣保護(hù)黏液層？介紹了長期低膳食纖維飲食的危害：膳食纖維是人類很多具有重要功能的腸道共生菌賴以生存的必需營養(yǎng)，當(dāng)飲食中缺乏膳食纖維時，饑餓的細(xì)菌會“吃掉”黏液蛋白來維持生存，從而升高了黏液層的可穿透性/降低了黏液層的厚度，導(dǎo)致腸道屏障功能減退，感染和過敏出現(xiàn)。 過去的人類經(jīng)常吃一些很“粗糙”的食物，幾乎是吃什么拉出來什么，結(jié)果很多人誤以為這樣的吃法沒有正常吸收消化而“浪費了”食物。然而，過去的人得病種類卻很少。今天，很多營養(yǎng)專家建議人們吃好消化的東西，什么是好消化的東西呢？吃完不排出很多東西就是好消化嗎？不是！ 人類是雜食動物，一般而言，禽類吃東西最雜，它們吃的東西絕大部分要排出去，比如雞，沒有強(qiáng)大的胃酸和各種消化酶，借助一些石子來幫忙消化，消化能力在30%左右；人和被馴養(yǎng)的豬都是雜食動物（豬原本是草食動物），消化吸收能力也是在40%左右；牛則有四個胃，消化能力較大也就是60%，其余都要作為糞便排出。因此貌似不能消化的物質(zhì)在腸道里并不是多余的，它有關(guān)乎腸道微生物系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)的重要意義。 腸道里的食物狀態(tài)并不像香腸一樣灌滿后緩慢移動排出，而是需要大量的纖維素和填充物制造出一些空間，讓微生物有信息交換，氣體交換和各種各樣的生命活動空間。
這些都是為什么我們需要大量的膳食纖維的原因。 不少年輕人并不在意：我的免疫力挺好的，不在乎這點，不吃好吃的，生活還有什么樂趣。生活就是為了感受這些“美好的”食物。他們當(dāng)然還沒有走到中年那一天，還沒有感受過什么是輾轉(zhuǎn)反側(cè)難以入睡，什么是焦慮萬分生不如死。 其實，膳食纖維的缺乏不僅僅局限于對腸道的影響，我們更關(guān)心的是對大腦的影響。到底是什么情況讓這些人比其他人更容易焦慮抑郁，更容易火冒三丈，更容易做出極端的事情。 
本期食與心將通過三項研究介紹日常膳食纖維攝入與認(rèn)知能力之間的關(guān)聯(lián)。
膳食纖維吃越多的孩子注意力越強(qiáng)
認(rèn)知控制（cognitive control），也叫執(zhí)行控制（executive control）或執(zhí)行功能（executive function），指按照目標(biāo)協(xié)調(diào)思想和行動的能力。 認(rèn)知控制包括抑制（抵制干擾或保持專注）、工作記憶（頭腦中掌握和操縱信息）和認(rèn)知靈活性（同時處理多項任務(wù)），是決定一個人在學(xué)校里、職業(yè)上和生活中能否成功的關(guān)鍵特性之一。 
早在2015年，《The Journal of Nutrition》雜志就報道了一項研究：兒童認(rèn)知控制力受日常膳食纖維攝入量影響。 
這項研究通過改良的Eriksen flanker task（埃里克森側(cè)翼任務(wù)）來評估兒童的認(rèn)知控制。參與者需要對中心刺激做出反應(yīng)，而忽略兩翼的4個干擾刺激（左右各2），本研究中的中心刺激和干擾刺激均為魚頭朝左或朝右的魚。這項任務(wù)包括2類測試： 相對于一致性測試，不一致測試表現(xiàn)更需要認(rèn)知控制（抑制兩側(cè)干擾信息）。在這項任務(wù)中，干擾得分（一致性測試準(zhǔn)確性與不一致測試準(zhǔn)確性的差值）是反應(yīng)準(zhǔn)確性和反應(yīng)時間外的另一個判斷標(biāo)準(zhǔn)，干擾得分越高，意味著認(rèn)知控制越差。
研究者對于65名7-9歲兒童的日常飲食習(xí)慣進(jìn)行了深入調(diào)查分析，對于這些兒童的基本生物學(xué)信息（如身高體重）和心肺適能進(jìn)行了檢測，并測試了他們的認(rèn)知控制能力。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：
1. 這些孩子日常的能量需求約51%來自碳水化合物，14%來自于蛋白質(zhì)，35%來自于脂肪。男童和女童的認(rèn)知控制無顯著差別。2. 不一致測試準(zhǔn)確性與智商和最大攝氧量呈正相關(guān)，而與體脂肪含量呈負(fù)相關(guān)。
3. 一致性測試準(zhǔn)確性與總膳食纖維攝入量和不溶性纖維攝入量呈正相關(guān)，但與可溶性纖維攝入量無顯著相關(guān)；同樣的，不一致測試準(zhǔn)確性與總膳食纖維攝入量、不溶性纖維攝入量和飲食質(zhì)量指數(shù)呈正相關(guān)，但與可溶性纖維攝入量無顯著相關(guān)。4. 干擾得分與總脂肪攝入量呈正相關(guān)，而與飲食質(zhì)量指數(shù)和果膠攝入量呈負(fù)相關(guān)。5. 深入分析，排除年齡、智商、最大攝氧量和體脂肪含量等因素影響后發(fā)現(xiàn)：- 總膳食纖維攝入量和不溶性纖維攝入量與一致性測試準(zhǔn)確性和不一致測試準(zhǔn)確性呈顯著正相關(guān)；
- 可溶性膳食纖維攝入量與認(rèn)知表現(xiàn)無顯著相關(guān)，但可溶性纖維中的果膠攝入量與不一致測試準(zhǔn)確性呈顯著正相關(guān)。
- 總脂肪攝入量與干擾得分呈顯著負(fù)相關(guān)；
- 飲食質(zhì)量與干擾得分呈顯著負(fù)相關(guān)。
簡單來說，兒童的認(rèn)知控制與飲食質(zhì)量顯著相關(guān)，更好的學(xué)習(xí)能力，需要更高的飲食質(zhì)量。日常攝入膳食纖維越多的孩子，注意力越強(qiáng)，越不容易受干擾，認(rèn)知靈活性越強(qiáng)（大腦可同時處理多項任務(wù)）；而日常攝入脂肪越多的孩子，注意力越容易受到干擾。想想看，這不是古人言：腸肥腦滿嗎？
對于有學(xué)生（特別是學(xué)齡兒童）的家庭，這項研究特別具有參考價值。如果納悶孩子明明學(xué)習(xí)了，卻經(jīng)常學(xué)不會/成績差的家長不妨思考下孩子的飲食質(zhì)量，膳食纖維吃夠了嗎？脂肪（主要來自于油炸食品/零食/肉類等）有沒有吃過量？可能是這些飲食因素?fù)p害了孩子抑制干擾，集中注意力的能力，也可能這就可以解釋了為什么老師在同一個時間給不同的孩子講課，有的孩子學(xué)會了，而有的孩子卻聽不懂。
成年人很少有這種考試或者評比，讓你沒有機(jī)會像小學(xué)生一樣接受測試，但是這項研究對于成年人同樣有重要意義。在工作和生活中，擁有更高認(rèn)知控制能力的人，更有可能及時并圓滿完成工作任務(wù)，更好與他人溝通協(xié)作。也就是說，如果覺得自己最近注意力不如從前，同事關(guān)系冷漠，情商不足，不妨考慮下最近的飲食質(zhì)量有沒有下降？膳食纖維吃夠了沒？
有人可能奇怪，不吃膳食纖維會對大腦產(chǎn)生什么影響，怎么就損害認(rèn)知了呢。下面我們來看看一項動物研究。
纖維缺乏飲食誘發(fā)認(rèn)知障礙和突觸丟失
2021年《Microbiome》雜志的一項研究展示了長期低纖維飲食對于大腦生理生化、大腦形態(tài)以及大腦功能的影響。研究者采用了高纖維飲食和低纖維飲食兩種飲食方式來模擬現(xiàn)代人的飲食方式。高纖維組小鼠飲食中包含多樣化膳食纖維（來自于玉米、大豆、小麥、燕麥和甜菜），占總重量20%；低纖維組小鼠飲食中包含單一纖維（纖維素），占總重量5%，其他碳水來自于淀粉和蔗糖，與很多現(xiàn)代人的飲食相似。1. 膳食纖維缺乏引起認(rèn)知障礙和突觸超微結(jié)構(gòu)改變
與堅持15周高纖維飲食小鼠相比，15周低纖維飲食小鼠表現(xiàn)出明顯的認(rèn)知缺陷，比如物體識別記憶能力降低、時序記憶能力減退，日常生活活動能力受損。
為什么小鼠會出現(xiàn)認(rèn)知損傷呢？研究者檢測了小鼠大腦的海馬區(qū)。與高纖維飲食相比，低纖維飲食小鼠海馬CA1區(qū)的超微結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯改變，比如突觸間隙增大，突觸后膜變薄，突觸前和突觸后標(biāo)記物、以及突觸素和突觸后密度蛋白顯著減少。2. 認(rèn)知障礙和突觸異?？赡苡蒀aMKIId失調(diào)及其相關(guān)突觸蛋白異常造成是什么誘發(fā)了突觸異常呢？蛋白質(zhì)組學(xué)分析顯示：- 與高纖維飲食小鼠相比，低纖維飲食小鼠海馬68種蛋白表達(dá)下調(diào)，92種蛋白表達(dá)上調(diào)。
- 其中突觸發(fā)生相關(guān)的32中蛋白發(fā)生了顯著改變，其中鈣/鈣調(diào)素依賴性蛋白激酶IIdelta（CaMKIId）是膽堿能突觸和多巴胺能突觸通路間的核心節(jié)點。
- CaMKIId還與一些參與突觸可塑性和認(rèn)知功能的蛋白間接相互作用，如生長相關(guān)蛋白/GAP43（軸突和突觸前膜的重要組成部分）和突觸囊泡糖蛋白2V/SV2C（一種定位于突觸囊泡的膜糖蛋白），這兩種蛋白在癡呆患者腦中顯著減少。
- 免疫印跡實驗顯示，與與高纖維飲食小鼠相比，低纖維飲食小鼠海馬CaMKIId、GAP43和SV2C含量均顯著降低。
3. 突觸減少是由于小膠質(zhì)細(xì)胞的吞噬
與高纖維飲食小鼠相比，低纖維飲食小鼠海馬小膠質(zhì)細(xì)胞數(shù)量增加，體積增大而分支減少，與此相應(yīng)的是海馬各種促炎癥細(xì)胞因子如TNF-α、IL-6和IL-1β的顯著增加。這些發(fā)現(xiàn)提示海馬小膠質(zhì)細(xì)胞處于促炎癥激活狀態(tài)。海馬小膠質(zhì)細(xì)胞中吞噬標(biāo)志物表達(dá)上調(diào)，提示小膠質(zhì)細(xì)胞吞噬作用增加。小膠質(zhì)細(xì)胞中突觸素陽性位點增加，提示小膠質(zhì)細(xì)胞在吞噬突觸。同時，低纖維飲食小鼠海馬關(guān)聯(lián)炎癥和突觸改變的關(guān)鍵介質(zhì)PTP1B顯著增加，提示海馬突觸的改變與小膠質(zhì)細(xì)胞的直接關(guān)聯(lián)。
此外，與突觸生成相關(guān)的蛋白質(zhì)（如CaMKIId和GSK3β）顯著減少，而與神經(jīng)退化的標(biāo)志物Tau蛋白含量顯著增加。簡單來說，纖維缺乏飲食可誘發(fā)小膠質(zhì)細(xì)胞活化并吞噬突觸，改變突觸相關(guān)信號分子，導(dǎo)致突觸減損。
4. 大腦炎癥狀態(tài)可由菌群異常和腸漏引起
與高纖維飲食小鼠相比，低纖維飲食小鼠的腸道菌群發(fā)生了明顯改變。擬桿菌門細(xì)菌顯著減少，而厚壁菌門細(xì)菌顯著增加，而這些改變的微生物與小鼠的各項認(rèn)知表現(xiàn)（如物體識別記憶、時序記憶、日常生活活動能力）顯著相關(guān)。這可能與低纖維飲食引起的微生物代謝改變有關(guān)，比如與神經(jīng)系統(tǒng)功能密切相關(guān)的葉酸合成、葉酸碳庫、糖鞘脂生物合成和過氧化物酶體等。
與高纖維飲食小鼠相比，低纖維飲食小鼠的腸道屏障功能顯著降低。由外而內(nèi)主要表現(xiàn)在：- 結(jié)腸黏液層明顯變薄，腸腔微生物與上皮細(xì)胞間距離縮短，黏蛋白和抗菌肽顯著減少，提示化學(xué)屏障受損；
- 腸上皮滲透性增加，上皮緊密結(jié)合蛋白表達(dá)減少，糞便中白蛋白增加而血液中細(xì)菌內(nèi)毒素增加，提示物理屏障受損；
- 腸道炎癥和系統(tǒng)炎癥升高，結(jié)腸抗炎癥細(xì)胞因子表達(dá)升高，血清促炎癥細(xì)胞因子含量升高，且結(jié)腸長度變短，提示免疫屏障受損。
簡單來說，長期纖維缺乏飲食可誘發(fā)腸漏，引起腸道炎癥和系統(tǒng)炎癥從而影響大腦免疫。那么，是菌群異常導(dǎo)致了大腦炎癥和認(rèn)知障礙？還是大腦炎癥和認(rèn)知障礙引起了菌群異常？孰因孰果？短期飲食干預(yù)實驗顯示：7天低纖維飲食后，小鼠的腸道微生物發(fā)生了與長期低纖維飲食（15周）一致的變化，比如擬桿菌減少和變形菌增加，黏液層厚度減少和黏蛋白異常。
與長期低纖維飲食小鼠不同的是：7天低纖維飲食小鼠的緊密連接蛋白并未減少，促炎介質(zhì)并未增加，認(rèn)知能力也并未下降。也就是說：菌群異常是因而認(rèn)知損傷是果，低纖維飲食可誘發(fā)菌群異常和腸漏，進(jìn)而引起大腦炎癥和認(rèn)知障礙。問題又來了，低纖維飲食是通過改變哪些菌群相關(guān)信號影響大腦功能呢？6. 低纖維飲食誘發(fā)的認(rèn)知損傷主要由短鏈脂肪酸介導(dǎo)
短鏈脂肪酸由腸道菌群代謝膳食纖維產(chǎn)生，簡稱SCFAs，主要包括乙酸、丙酸和丁酸等。那么，低纖維飲食引起的認(rèn)知損傷是由SCFAs介導(dǎo)的嗎？與15周高纖維飲食小鼠相比，低纖維飲食小鼠血清中乙酸、丙酸和丁酸含量減少了60-70%。與野生型小鼠相比，SCFAs受體敲除小鼠不僅腸道滲透性增加，認(rèn)知能力明顯降低，海馬突觸相關(guān)蛋白顯著減少，這些表現(xiàn)與長期低纖維飲食小鼠一致。進(jìn)一步實驗發(fā)現(xiàn)：對于長期低纖維飲食的小鼠進(jìn)行15周SCFAs補充干預(yù)后,- 小鼠腸道黏液層厚度增加、抗菌肽增多，上皮滲透性降低，結(jié)腸炎癥和系統(tǒng)炎癥明顯減輕；
- 小鼠認(rèn)知功能明顯改善，物體識別能力、時序記憶能力和日常生活活動能力顯著增強(qiáng)；
- 小鼠海馬突觸相關(guān)蛋白增加，小膠質(zhì)細(xì)胞對突觸的吞噬受到抑制，其誘發(fā)的神經(jīng)炎癥也得到明顯控制。
這項研究提示我們：低纖維飲食的影響除了導(dǎo)致腸道細(xì)菌“吃掉”黏液層，引發(fā)腸漏，還會通過免疫和短鏈脂肪酸影響大腦。腸漏在今天已經(jīng)成為一個耳濡目染老幼皆知的詞匯，不過你可能還不熟悉另一個詞匯：腦漏（Leaky Brain）！由于高熱量低纖維食物引發(fā)短鏈脂肪酸缺少和脂多糖(LPS)、氨的升高，導(dǎo)致血腦屏障受損，造成大腦炎癥和海馬突觸減少，損害認(rèn)知功能，比如學(xué)習(xí)記憶能力和生活自理能力。有人疑問：孩子/老人/愛人的飲食習(xí)慣已經(jīng)養(yǎng)成了，得逐漸調(diào)整，直接增加膳食纖維攝入有改善作用嗎？
當(dāng)然有！目前大部分人更偏重高脂肪低纖維的飲食方式，在過量脂肪的健康威脅下，膳食纖維的保護(hù)作用顯得更為重要！證據(jù)如下：
補充膳食纖維能減輕高脂低纖維飲食造成的代謝異常、腸漏、大腦炎癥和認(rèn)知損傷
2020年《Journal of Neuroinflammation》雜志的一項研究顯示：補充多樣化膳食纖維（來自于玉米、大豆、小麥、燕麥和甜菜）可減輕高脂低纖維飲食造成的絕大部分生理和認(rèn)知異常。
這項研究發(fā)現(xiàn)：與標(biāo)準(zhǔn)對照飲食相比，15周高脂低纖維飲食不僅僅會引起代謝異常，還會引起明顯的腸漏，腦漏，神經(jīng)炎癥、突觸減少和認(rèn)知損傷。循環(huán)細(xì)菌內(nèi)素素含量顯著增加，糞便白蛋白增加。腸漏主要體現(xiàn)在通過循環(huán)細(xì)菌內(nèi)素素含量顯著增加，糞便白蛋白增加。腸道屏障的損傷主要包括：
- 生物屏障異常，腸道菌群紊亂，擬桿菌減少而厚壁菌和變形菌增加；
- 化學(xué)屏障異常，腸道黏液層變薄，黏蛋白和抗菌肽減少；
- 物理屏障異常，上皮細(xì)胞間的緊密結(jié)合蛋白表達(dá)減少；
- 免疫屏障損傷，出現(xiàn)明顯大腸變短、腸道炎癥和系統(tǒng)炎癥。
腦漏主要體現(xiàn)在海馬緊密結(jié)合蛋白的減少。神經(jīng)炎癥和海馬損傷主要體現(xiàn)在：- 海馬激活的小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞數(shù)量顯著增加；
認(rèn)知損傷主要體現(xiàn)在：時序記憶和日常生活活動能力的下降。
這些發(fā)現(xiàn)與以往食與心以及其他研究結(jié)果一致，也跟目前現(xiàn)代人所處健康困境相似。長期的高脂肪低纖維飲食不僅引發(fā)糖尿病、高血脂、高血壓和心血管疾病等代謝疾病，也促使癌癥、抑郁焦慮、自閉多動、以及阿爾茲海默癥和帕金森癥等疾病的不斷增加。那么有沒有方法能改變高脂低纖維飲食的危害呢？需要吃藥甚至手術(shù)嗎？研究者發(fā)現(xiàn)，如果在高脂飲食同時補充多樣化膳食纖維就能顯著減輕高脂飲食誘發(fā)的代謝異常、菌群異常、腸漏、腦漏、神經(jīng)炎癥、突觸減少和認(rèn)知損傷。
簡而言之，對于長期不健康飲食帶來代謝、腸道屏障、大腦、認(rèn)知和心理問題，想要改善最不能忽略的一點就是——改變飲食，特別是增加多樣化膳食纖維的攝入。更直接地說，大魚大肉之時，能不能補充一些雜豆雜糧、青菜水果呢？
對于人體腸道和大腦來說，低纖維和高脂肪無異于雙重攻擊、會嚴(yán)重降低人的認(rèn)知、心理和生理功能狀態(tài)，讓人變笨變傻變遲緩，更難在學(xué)習(xí)和工作中取得成功。
在中國傳統(tǒng)文化中，人們一直認(rèn)為：身體衰弱的老年人和免疫及腸胃未發(fā)育成熟的小孩子需要吃更精細(xì)的食物。經(jīng)常聽一些家長說，孩子排便中還能看到很多沒有消化的菜葉子，覺得這樣就是消化不良；很多醫(yī)生經(jīng)常給病人建議，多吃點好消化的東西。其實我們吃的膳食纖維食物就是一類難消化甚至不能消化吸收的東西，但是對我們的飲食構(gòu)成卻十分重要，纖維素在腸道內(nèi)相當(dāng)部分被微生物轉(zhuǎn)化為短鏈脂肪酸和強(qiáng)化人類的腸血屏障和血腦屏障。然而，人類在養(yǎng)豬中大大方方地把上好的麥麩混在豬飼料里，讓豬的腸胃變得更健康，而自己卻為此失去健康，這種滑稽的事情需要人類去反思。智人在20多萬年進(jìn)化中，食物粗加工和牙齒咀嚼與農(nóng)耕狩獵社會相匹配造就了人類的共生微生物類群，人類的繁衍和健康有賴于這些傳統(tǒng)的飲食方式以及微生物類群。但在食物加工細(xì)膩和牙齒咀嚼減少的現(xiàn)在，食不厭精的飲食看上去沒有對人類有太大影響，其實對自身的共生微生物類群有毀滅性的改變，事實證明這種改變并不是改善，帶給人類的是一種猝不及防的迅速退化（involution），而不是進(jìn)化（evolution）。這是食與心最擔(dān)憂的現(xiàn)象。
雖然精細(xì)的飲食往往口感更細(xì)膩，更容易咀嚼，更美味誘人，卻缺乏人體必不可少的營養(yǎng)素——膳食纖維。我們千萬不能認(rèn)為自己吃的東西必須要被吸收消化才算得上是營養(yǎng)。你看到過貓草嗎？貓為什么都會本能地要去吃幾口草呢？人為什么就要抵制青菜瓜豆呢？從微觀和生理角度，纖維缺乏飲食不僅會導(dǎo)致腸道菌群異常，黏液層損失和腸道滲透性增加，讓原本不應(yīng)該進(jìn)入血液甚至大腦的物質(zhì)如內(nèi)毒素侵入大腦，讓原本需要的短鏈脂肪酸缺失，從而誘發(fā)大腦炎癥和突觸缺失。而在宏觀和行為角度，纖維缺乏飲食會降低人的免疫力，讓人更容易對食物表現(xiàn)出不適反應(yīng)（如消化不良和腹瀉）；讓人的大腦不再靈活，認(rèn)知能力受損，注意力難以集中，記憶力下降，情緒更難控制。長期缺乏纖維飲食時經(jīng)常出現(xiàn)這樣的情況：孩子明明學(xué)習(xí)很努力，成績卻未見提升；成年人工作賣力，但經(jīng)常出錯/發(fā)脾氣，難以得到提升；老人明明挺注意健康，記憶力卻越來越差，身體大不如前。去年疫情網(wǎng)課期間，我們不時聽到家長輔導(dǎo)孩子作業(yè)時“氣炸了”、甚至氣中風(fēng)的報道。這種時候我們更需要靜下心來分析：
- 孩子是真的故意搗亂，還是注意力差特別容易分心？孩子平時偏食挑食嗎，膳食纖維吃夠了嗎？也許多吃點蔬菜、全谷物和豆類就能改變這種情況。
- 家長情緒控制能力改變嗎？更易激怒、脾氣建大是不是跟吃了太多好吃的，纖維不夠有關(guān)？改變家庭飲食也許就能改變這種狀態(tài)。
所以為了我們的腸道和大腦，為了更有效地學(xué)習(xí)和工作，為了充分體驗生活的美好，我們需要吃下充足的膳食纖維，成人每天25-30克就夠了。很多人覺得，雖然與三十多年前相比，我們現(xiàn)在吃的全谷物和粗糧少了，但我們吃的蔬菜并沒有少，水果還多了。這樣有沒有補救作用呢，第一個研究不是還說果膠能增強(qiáng)注意力嗎？
你也許覺得該大量吃水果了吧？別急，水果中確實含有益成分，但同時含有不利成分。別看果膠有一個果字，但不限于水果，在各種蔬菜也廣泛存在！
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