營(yíng)養(yǎng)與腸道菌群

第1章 食物、營(yíng)養(yǎng)與健康概述1
1.1 現(xiàn)代營(yíng)養(yǎng)學(xué)發(fā)展歷程 1
1.2 營(yíng)養(yǎng)素與健康 2
1.2.1 維生素、礦物質(zhì)、魚油膳食補(bǔ)充劑 2
1.2.2 三大產(chǎn)能營(yíng)養(yǎng)素(脂肪、碳水化合物與蛋白質(zhì))4
1.3 食物組、膳食模式與健康5
1.4 精準(zhǔn)營(yíng)養(yǎng)與單樣本隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)(n-of-1試驗(yàn))概述7
1.4.1 精準(zhǔn)營(yíng)養(yǎng) 7
1.4.2 基于 n-of-1 單樣本隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)的營(yíng)養(yǎng)干預(yù)研究 8
1.5 小結(jié)與展望 9
參考文獻(xiàn)10
第2章 腸道菌群研究進(jìn)展13
2.1 腸道菌群的初始定植與穩(wěn)定13
2.1.1 產(chǎn)前因素對(duì)生命早期腸道菌群的影響15
2.1.2 分娩方式對(duì)生命早期腸道菌群的影響17
2.1.3 早產(chǎn)與腸道菌群初始定植18
2.1.4 母乳喂養(yǎng)與生命早期腸道菌群的發(fā)展20
2.2 腸道菌群與宿主健康21
2.2.1 腸道菌群與代謝相關(guān)疾病23
2.2.2 腸道菌群與自身免疫性疾病25
2.2.3 腸道菌群與神經(jīng)相關(guān)疾病26
2.2.4 腸道菌群與其他疾病27
2.3 宿主基因、環(huán)境與腸道菌群 28
2.3.1 宿主遺傳對(duì)腸道菌群的影響28
2.3.2 環(huán)境因素對(duì)腸道菌群的影響29
參考文獻(xiàn)32
第3章 宏量營(yíng)養(yǎng)素與腸道菌群45
3.1 碳水化合物與腸道菌群45
3.1.1 碳水化合物的分類45
3.1.2 腸道菌群與碳水化合物的消化、吸收和代謝 47
3.1.3 碳水化合物對(duì)腸道菌群的影響48
3.1.4 腸道菌群利用碳水化合物調(diào)節(jié)宿主代謝50
3.2 脂類與腸道菌群50
3.2.1 脂類的分類51
3.2.2 膳食脂肪酸與腸道菌群的關(guān)系51
3.2.3 膳食脂肪酸與腸道菌群的互作機(jī)制54
3.2.4 膳食脂肪酸、腸道菌群互作與宿主健康 56
3.3 蛋白質(zhì)與腸道菌群57
3.3.1 腸道菌群影響膳食蛋白質(zhì)的消化、吸收及代謝 57
3.3.2 膳食蛋白質(zhì)對(duì)腸道菌群組成及功能的影響60
3.3.3 腸道菌群酵解蛋白質(zhì)產(chǎn)物及其健康效應(yīng)61
3.4 小結(jié)與展望 63
參考文獻(xiàn)63
第 4章 微量營(yíng)養(yǎng)素與腸道菌群74
4.1 維生素與腸道菌群75
4.1.1 脂溶性維生素75
4.1.2 水溶性維生素80
4.2 礦物質(zhì)與腸道菌群85
4.2.1 常量礦物質(zhì)元素與腸道菌群85
4.2.2 微量礦物質(zhì)元素與腸道菌群92
4.3 小結(jié)與展望 101
參考文獻(xiàn)103
第5章 膳食纖維與腸道菌群 112
5.1 膳食纖維 112
5.1.1 膳食纖維的定義和來源 112
5.1.2 膳食纖維的分類 113
5.1.3 膳食纖維的理化特性 114
5.2 膳食纖維對(duì)腸道菌群的影響 116
5.2.1 膳食纖維對(duì)腸道菌群結(jié)構(gòu)的影響 116
5.2.2 膳食纖維對(duì)腸道菌群組成的影響 117
5.2.3 不同膳食纖維攝入量對(duì)菌群的作用 119
5.3 腸道菌群與膳食纖維代謝 120
5.3.1 膳食纖維是腸道菌群代謝的底物 120
5.3.2 腸道菌群與膳食纖維發(fā)酵 121
5.4 腸道菌群代謝膳食纖維的關(guān)鍵產(chǎn)物——短鏈脂肪酸 122
5.4.1 短鏈脂肪酸的生物合成、吸收和分布122
5.4.2 短鏈脂肪酸是脫乙酰酶抑制劑 123
5.4.3 短鏈脂肪酸是G蛋白偶聯(lián)受體的配體 124
5.5 膳食纖維與腸道菌群互作對(duì)疾病的影響 125
5.5.1 腸道黏液層完整性和腸腔內(nèi)氧氣水平 125
5.5.2 肥胖和 2型糖尿病 126
5.5.3 免疫系統(tǒng)疾病 127
5.5.4 哮喘 128
5.5.5 神經(jīng)系統(tǒng) 129
5.5.6 癌癥 129
5.6 小結(jié)與展望 130
參考文獻(xiàn)131
第 6章 膳食模式、食物與腸道菌群138
6.1 膳食模式及食物與腸道菌群的關(guān)系 139
6.1.1 地中海飲食模式 139
6.1.2 健康飲食指數(shù) 140
6.1.3 植物性飲食 142
6.1.4 膳食多樣性 144
6.1.5 以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的膳食評(píng)價(jià)模式 145
6.2 特殊人群膳食模式與腸道菌群的關(guān)系 146
6.2.1 素食 146
6.2.2 間歇性禁食 147
6.2.3 生酮飲食 148
6.2.4 低發(fā)酵飲食 149
6.3 單一食物組與腸道菌群的關(guān)系 150
6.4 轉(zhuǎn)變膳食模式對(duì)腸道菌群影響的時(shí)間效應(yīng) 151
6.4.1 短期膳食模式更迭對(duì)腸道菌群的影響 151
6.4.2 膳食習(xí)慣對(duì)腸道菌群的長(zhǎng)期影響 152
6.4.3 長(zhǎng)期與短期膳食模式對(duì)菌群的影響對(duì)比 153
6.5 個(gè)性化應(yīng)答與精準(zhǔn)營(yíng)養(yǎng) 153
6.5.1 造成膳食個(gè)性化應(yīng)答的潛在影響機(jī)制154
6.5.2 基于腸道微生態(tài)的精準(zhǔn)營(yíng)養(yǎng) 155
6.6 個(gè)性化營(yíng)養(yǎng)應(yīng)答研究實(shí)例 155
6.7 小結(jié)與展望 157
參考文獻(xiàn)159
第7章 基因組學(xué)在營(yíng)養(yǎng)與腸道菌群研究中的應(yīng)用 167
7.1 基因測(cè)序技術(shù)在微生物研究中的應(yīng)用 167
7.1.1 常見的微生物基因組測(cè)序技術(shù) 167
7.1.2 微生物組組成和功能的研究方法 170
7.1.3 微生物組遺傳組成對(duì)宿主健康的影響 172
7.2 宿主遺傳變異與腸道菌群的交互作用 173
7.2.1 宿主遺傳對(duì)腸道微生物的影響 173
7.2.2 宿主遺傳、營(yíng)養(yǎng)與腸道菌群的關(guān)系179
7.3 腸道微生物與宿主表觀遺傳修飾 181
7.4 小結(jié)與展望 182
參考文獻(xiàn)183
第 8章 機(jī)器學(xué)習(xí)在營(yíng)養(yǎng)與腸道菌群研究中的應(yīng)用 187
8.1 機(jī)器學(xué)習(xí)概述 187
8.1.1 機(jī)器學(xué)習(xí)發(fā)展歷程 187
8.1.2 機(jī)器學(xué)習(xí)基本概念 188
8.1.3 機(jī)器學(xué)習(xí)在腸道菌群研究中的應(yīng)用189
8.2 機(jī)器學(xué)習(xí)模型評(píng)估與選擇 190
8.2.1 模型誤差與過擬合 190
8.2.2 評(píng)估方法190
8.3 監(jiān)督學(xué)習(xí)方法 191
8.3.1 線性模型192
8.3.2 決策樹 194
8.3.3 集成學(xué)習(xí) 197
8.3.4 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與深度學(xué)習(xí) 197
8.4 無監(jiān)督學(xué)習(xí)方法 198
8.4.1 聚類 198
8.4.2 主成分分析 200
8.5 機(jī)器學(xué)習(xí)在精準(zhǔn)營(yíng)養(yǎng)研究中的應(yīng)用 202
8.6 小結(jié)與展望 204
參考文獻(xiàn)206
第 9章 代謝組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)在營(yíng)養(yǎng)與腸道菌群研究中的應(yīng)用208
9.1 代謝組學(xué)技術(shù)在營(yíng)養(yǎng)與腸道菌群研究中的應(yīng)用 208
9.1.1 代謝組學(xué)技術(shù)概述 208
9.1.2 代謝組學(xué)在營(yíng)養(yǎng)研究中的應(yīng)用 209
9.1.3 代謝組學(xué)在腸道菌群研究中的應(yīng)用 212
9.2 蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)在營(yíng)養(yǎng)與腸道菌群研究中的應(yīng)用 216
9.2.1 蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)概述 216
9.2.2 蛋白質(zhì)組學(xué)在營(yíng)養(yǎng)研究中的應(yīng)用220
9.2.3 蛋白質(zhì)組學(xué)在腸道菌群研究中的應(yīng)用 222
9.3 小結(jié)與展望 224
參考文獻(xiàn)225
第 10 章 統(tǒng)計(jì)方法應(yīng)用及舉例232
10.1 微生物組數(shù)據(jù)特征232
10.1.1 組成性 233
10.1.2 稀疏性 234
10.1.3 高維性 235
10.2 微生物組多樣性分析236
10.2.1 多樣性定義與生信分析 236
10.2.2 α多樣性 236
10.2.3 β多樣性 237
10.2.4 常用分析方法與案例 237
10.3 微生物組物種分析239
10.3.1 菌群物種分類注釋及常用數(shù)據(jù)庫 239
10.3.2 常用分析方法與案例 243
10.4 微生物組功能分析243
10.4.1 菌群功能注釋分類及常用數(shù)據(jù)庫 243
10.4.2 常用分析方法及案例 247
10.5 縱向數(shù)據(jù)分析與因果推斷248
10.5.1 縱向數(shù)據(jù)分析介紹及方法 248
10.5.2 微生物組的因果推斷 250
10.6 小結(jié)與展望 251
參考文獻(xiàn)252
第 11章 展望255
11.1 從營(yíng)養(yǎng)素研究到膳食模式創(chuàng)新255
11.2 大規(guī)模的營(yíng)養(yǎng)微生物組隊(duì)列研究255
11.3 營(yíng)養(yǎng)遺傳學(xué)與腸道微生物組 256
11.4 非細(xì)菌的腸道微生物組與營(yíng)養(yǎng)互作研究256
11.5 深入的機(jī)制探索和菌群代謝物挖掘256
索 引 258