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膳食纤维的惊人益处：改善大脑功能与健康

泰然健康网
2025-06-26 05:03

“生活越来越好，纤维越来越少”，这是当下社会普遍面临的问题。随着生活水平的提升，我们的食物越来越精细化，动物性食物的占比大幅增加，而膳食纤维的摄入量却在悄然降低。
曾几何时，膳食纤维被视为无营养之物，因为它既不能被胃肠道消化吸收，也不能提供能量。然而，随着营养学及相关科学的深入发展，膳食纤维已逐渐被营养学界认可，并被列为第七类营养素，与传统的六大营养素并列。

事实上，并非所有的碳水化合物都能被消化转化为葡萄糖。那些难以消化的碳水化合物，我们称之为纤维。它是健康饮食的重要组成部分，对人体的健康发挥着至关重要的作用。摄入高纤维食物可以有效降低患肠癌及非传染性慢性病的风险。

那么，膳食纤维究竟是什么呢？简单来说，膳食纤维是自然界中广泛存在的一种多糖。它主要来源于植物的细胞壁，通常与半纤维素、果胶和木质素相结合。这种结合的方式和程度对植物源食品的质地有着显著影响。同时，植物在成熟和后熟过程中的质地变化也与果胶物质的变化密切相关。我们通常可以通过食用魔芋、燕麦、荞麦、苹果、胡萝卜等天然食物来获取膳食纤维。这些食物中的纤维素是人体所需的重要营养来源之一。

接下来，让我们看看一些常见食品的纤维素含量。麦麸的纤维素含量高达31%，而谷物中的纤维素含量则介于410%，如小麦粒、大麦、玉米等。麦片和燕麦片的纤维素含量分别为89%和56%。此外，马铃薯、白薯等薯类的纤维素含量约为3%，而豆类中的黄豆、青豆等纤维素含量则在615%之间。值得一提的是，蔬菜中的笋类以及菌类（特别是松蘑）的纤维素含量都非常高，甚至超过30%。因此，通过合理搭配这些高纤维食物，我们可以更好地满足人体对膳食纤维的需求。
坚果类食物也含有一定量的纤维素，具体来说，黑芝麻、松子和杏仁的纤维素含量超过10%，而白芝麻、核桃、榛子、胡桃、葵瓜子和花生仁等则略低一些。在水果中，红果干的纤维素含量最为突出，接近50%，其他如桑葚干、樱桃、酸枣、黑枣、大枣、小枣、石榴、苹果和鸭梨等也含有不少纤维素。此外，蕨菜、菜花、菠菜、南瓜、白菜和油菜等蔬菜也是纤维素的良好来源。值得注意的是，谷类、薯类和豆类食物在加工过程中，由于精度的提高，其纤维素含量会有所降低。同时，肉类、蛋类、奶制品、海鲜以及各类软饮料等几乎不含纤维素。

接下来，让我们深入了解一下纤维素的生理作用。

虽然人体消化道内缺乏分解纤维素的酶，但纤维素在保障人类健康和延长寿命方面却发挥着至关重要的作用。它通过吸附大量水分来增加粪便量，促进肠道蠕动，加速粪便排泄，从而缩短致癌物质在肠道内的停留时间，减少对肠道的不良刺激，预防肠癌的发生。此外，纤维素还有助于肠内大肠杆菌合成多种维生素，增加饱食感，防治便秘，以及通过影响糖的吸收和胰岛素的分泌来调节血糖水平。对于糖尿病患者来说，高纤维饮食不仅有助于改善高血糖状况，减少胰岛素和口服降糖药物的使用量，还有利于减肥和防治便秘、痔疮等疾病。
通常，人们将纤维误认为是“粗草料”，然而事实并非如此。纤维具有吸水性，它能使食物残渣膨胀变松，更易通过消化道。由于食物残渣在体内滞留时间缩短，从而降低了感染风险。此外，当某些食物特别是肉类变质时，会产生致癌物质并引起细胞变异，而食物残渣在体内停留时间的缩短同样有助于降低这种风险。

对于经常食用肉类的人来说，他们的饮食中纤维含量往往较低，这会导致食物在肠道中的停留时间延长至24至72小时。在这期间，食物可能出现变质，进而产生有害物质。因此，喜欢食用肉类的人群需确保饮食中纤维的充足。

某些特定种类的纤维，例如燕麦中的“可溶性纤维”，能与糖类分子结合，从而减缓碳水化合物的吸收速度，有助于血糖浓度的稳定控制。另外，某些纤维的吸水性远强于其他纤维。例如，小麦纤维在水中能膨胀至原体积的十倍，而日本魔芋中的葡甘露聚糖纤维甚至能膨胀至百倍。这种吸水和膨胀特性使得纤维能在一定程度上控制食欲，帮助维持适当的体重。

随着年龄的增长，哺乳动物大脑中的小胶质细胞会长期处于过度活跃和发炎状态，产生损害认知和运动功能的化学物质，这是导致记忆和认知功能衰退的原因之一。
同时，我们体内约90%的细胞被认为起源于微生物，因此拥有多样化的微生物群落对于我们的健康和疾病预防至关重要。肠道与大脑之间的联系涉及多种机制，包括神经递质的合成、免疫应答的调节、表观遗传标记的改变以及生物活性食物和能源的代谢。
纤维素中的抗性淀粉以颗粒形式存在，外层包裹着一层物质壳。这种淀粉在小肠内不会分解，而会抵达结肠后，在遇到特定微生物时才被打开。在未遇到反应微生物群之前，抗性淀粉处于保护状态，保持完整。一旦进入微生物群，便开始与特定微生物发生反应，为细胞提供能量。这一过程被称为发酵反应，会产生一系列短链脂肪酸，即反应后的代谢物。其中一种重要的代谢物是丁酸盐（Butyrate），它对于预防脑细胞衰老和肠癌具有显著作用。

随着年龄的增长，人体大脑和肌肉逐渐衰老，同时伴随一系列疾病的发生，包括痴呆症患病率的全球性上升。因此，认识到健康老龄化过程中的认知变化至关重要。早期研究显示，肠道菌群可能对衰老过程中的认知和身体功能产生重要影响。

最近，英国伦敦国王学院的研究人员在“Nature Communications”期刊上发表了一项重要研究。该研究探讨了肠道微生物群调节对肌肉功能和认知的影响。研究持续了12周，期间参与者每天补充纤维，这改变了肠道菌群结构，增加了双歧杆菌等有益菌的丰度。结果发现，这一干预措施显著增强了大脑健康、改善了记忆力，并提升了认知表现。该研究采用安慰剂对照双盲随机对照试验设计，分析了36对60岁及以上的双胞胎，他们被随机分配接受安慰剂或纤维补充剂。此外，所有参与者都进行了阻力训练并服用了改善肌肉功能的蛋白质补充剂。研究结果为肠道微生物群与健康老龄化之间的关系提供了新的见解。
研究发现，摄入菊粉和低聚果糖补充剂后，参与者的肠道菌群组成发生了显著变化，尤其体现在双歧杆菌等有益菌数量的增加上。此外，经过大脑功能测试发现，接受菊粉和低聚果糖补充剂的参与者，在特定认知测试——配对学习中的错误数量显著减少。这种特殊的认知测试具有临床意义，因为它与阿尔茨海默病的早期标志密切相关。

此外，接受菊粉和低聚果糖补充剂的参与者，在反应时间和处理速度方面展现出了显著的优势。这些能力在日常生活中的诸多场景中至关重要，比如对交通状况的迅速反应或避免简单的摔倒事故。然而，遗憾的是，这些补充剂并未对肌肉力量产生明显影响。尽管如此，研究人员对此次仅在短短12周内就观察到这些显著变化的结果感到非常兴奋。他们认为，这为提升老年人的大脑健康和记忆力带来了巨大的希望，同时也揭示了肠-脑轴的奥秘，为更健康、更长寿的生活方式提供了新的途径。

另外，美国伊利诺伊大学的一项新研究也发现了类似的效果。
该研究显示，补充膳食纤维可以减轻老年小鼠的小胶质细胞炎症，从而抑制有害物质的生成。这一发现进一步印证了膳食纤维在维护大脑健康方面的积极作用。研究人员建议老年人增加富含膳食纤维食物的摄入，以延缓大脑功能的衰退。

值得一提的是，膳食纤维在健康饮食中扮演着不可或缺的角色。它能够促进肠道内有益细菌的生长，而这些细菌在消化纤维时会产生包括丁酸盐在内的多种短链脂肪酸。科学家已经通过动物模型证明，丁酸盐类药物具有抗炎和提高记忆力的效果。而伊利诺伊大学的新研究则揭示，通过食物摄入足够的膳食纤维，同样可以达到与服用丁酸盐类药物相似的效果。

此项研究成果已在《免疫学前沿》杂志上发表。研究团队分别给成年小鼠和老年小鼠喂食了膳食纤维含量不同的食物，为期4周。随后，他们检测了小鼠血液中的丁酸盐和其他短链脂肪酸水平、肠道炎症状况以及大脑小胶质细胞的基因表达情况。结果显示，增加膳食纤维的摄入可以平衡与年龄相关的肠道微生物群失调，提升老年小鼠血液中的丁酸盐和其他短链脂肪酸水平。这不仅显著减少了小鼠肠道的炎症反应，还减轻了大脑小胶质细胞中促炎细胞因子的表达，增强了细胞的抗炎能力，从而抑制了有害化学物质的生成，并延缓了大脑功能的衰退。
这一研究虽然在小鼠身上展开，但其结果同样适用于人类。研究人员建议，老年人应增加富含膳食纤维食物的摄入，以提升体内丁酸盐水平。这不仅有益于消化系统健康，更能有效延缓大脑功能的衰退。此外，美国研究人员在《神经科学快报》上发布的综述文章，进一步阐释了高纤维饮食在维护大脑健康方面的作用。该综述整合了胃肠病学和神经科学领域的多项研究证据，提出肠道中高纤维饮食的代谢可改变大脑中的基因表达，从而预防神经退行性变并促进再生。

那么，结肠中的能量产生与大脑健康究竟有何关联呢？事实上，许多脑部疾病都存在能量生产过程的不平衡问题。大脑作为身体中最耗能的器官之一，每天高达20%的能量摄入都以葡萄糖的形式被消耗。有效降低葡萄糖利用率，可能是严重大脑疾病（如阿尔茨海默氏症）的先兆和预测因素。

丁酸盐，无论是通过饮食还是药理途径获取，都显示出作为大脑能量替代来源的巨大潜力。它不仅能直接和间接改善线粒体活性，还能增加组蛋白乙酰化，进而促进前生存、前再生和前可塑性基因的表达。在药理研究中常用的丁酸钠盐形式——丁酸钠(NaB)，更是一种众所周知的HDAC抑制剂，能显著增加组蛋白乙酰化，防止神经元细胞死亡，并延长小鼠寿命。

另外，日本筑波大学的研究团队也在国际知名医学期刊《营养神经科学》上发布了一项研究成果。他们对4000余名40至64岁的日本成年人进行了长达35年的饮食与痴呆症关系跟踪评估。结果显示，膳食纤维摄入量最高的人群患痴呆症的风险显著降低。
随后，研究者深入探讨了两种纤维类型——可溶性纤维和不溶性纤维的差异。可溶性纤维，主要存在于燕麦和豆类中，对肠道益生菌的平衡至关重要；而不溶性纤维，主要来源于全谷物和蔬菜，它有助于肠道的顺畅蠕动。研究结果显示，可溶性纤维与降低痴呆症风险之间的关联更为显著。研究者推测，这可能是因为可溶性纤维能够调节肠道菌群，进而影响大脑功能。尽管具体的作用机制还有待进一步研究，但不可否认的是，膳食纤维，特别是可溶性膳食纤维，对于降低痴呆症患病风险具有重要意义。
此外，徐州医科大学江苏省免疫与代谢重点实验室的于英华教授和郑葵阳教授团队在Microbiome杂志上发表的新研究也揭示了膳食纤维缺失对认知功能的影响。该研究显示，经过15周的膳食纤维缺失饮食后，小鼠的认知功能出现明显障碍，同时伴有体重增加和海马脑区CA1区域突触密度降低的现象。进一步的研究发现，海马脑区小胶质细胞的数目增多，吞噬能力增强，吞噬的突触数量也随之增多。这表明，膳食纤维缺失导致的小胶质细胞介导的突触丢失是认知功能障碍的重要原因。

为了深入探究这一现象的分子机制，研究人员运用质谱蛋白质组学方法发现，在膳食纤维缺失饮食的小鼠中，有31种与突触发生信号通路相关的蛋白发生变化，其中钙/钙调蛋白依赖性蛋白激酶IIδ（CaMKIIδ）蛋白的表达降低最为显著。这一发现进一步证实了膳食纤维缺失对大脑功能的影响。

值得注意的是，肠道菌群在调控大脑功能方面发挥着关键作用。膳食纤维的缺失会影响肠道菌群的组成和多样性，进而导致肠道炎症因子的增加、抗菌肽Reg3γ表达的降低以及肠道通透性的增加等一系列肠道功能紊乱的变化。这些变化不仅会影响肠道的健康状态，还会进一步影响大脑功能的正常发挥。因此，保持膳食纤维的充足摄入对于维护肠道菌群的平衡和大脑功能的健康至关重要。
小胶质细胞吞噬突触增多这一现象，与短链脂肪酸的水平密切相关。短链脂肪酸，如乙酸盐、丙酸盐和丁酸盐，通过肠道上皮的GPR41和GPR43受体调控宿主的代谢功能。在膳食纤维缺失的饮食条件下，这些短链脂肪酸的血清浓度下降了60%。进一步的研究显示，当GPR41或GPR43受体被敲除时，小鼠的紧密连接蛋白表达降低，肠道通透性增加，同时伴随着认知功能障碍和海马突触密度的减少。

然而，通过连续15周补充短链脂肪酸，可以明显改善膳食纤维缺失饮食小鼠的认知功能，增加海马脑区突触密度，降低小胶质细胞的激活程度，并部分恢复肠道功能。

此外，某些特定食物也被证实对大脑健康有益。这些食物包括富含维生素C、E和叶酸的蔬菜，如绿色叶菜、胡萝卜和番茄；富含花青素和类黄酮的水果，如黑莓、草莓和覆盆子；以及富含不饱和脂肪酸和谷氨酸的坚果，如杏仁、核桃和榛子。鱼类，如三文鱼和沙丁鱼，因其富含欧米伽-3脂肪酸，对改善记忆力和思维能力具有显著效果。全谷类食品，如全麦面包和燕麦片，则因其复合碳水化合物和纤维素的含量丰富，有助于稳定血糖并提供持久能量。

值得注意的是，世界卫生组织推荐每日纤维摄入量为25~35克。然而，目前美国、英国和中国的平均纤维摄入量均远低于这一推荐标准。这进一步强调了保持高纤维饮食的重要性。

肠道微生物群在调节生理过程方面展现出的潜力令人瞩目。通过健康、高纤维的饮食来维护肠道健康，不仅有助于预防肠道功能紊乱，还能对大脑功能产生积极影响。这种饮食与微生物群之间的相互作用，无疑为我们揭示了饮食与健康之间复杂而迷人的联系。