20世纪 70 年代，Burkitt 通过对比非洲土著居民和西方国家居民的饮食结构与结直肠癌的患病情况，提出了膳食纤维( dietary fiber，DF) 具有特殊的理化性质，可以预防结直肠癌发生的假说。从那时起，各国肿瘤学专家、营养学专家和食品卫生专家们进行了大量的细胞、动物实验和临床干预试验，探寻膳食纤维抑制结直肠肿瘤发生的作用和机制。但近年来，一些前瞻性、临床随机试验的结果并不支持这一假说。膳食纤维究竟能否抑制结直肠肿瘤的发生，其可能机制又是什么，以下将对目前的相关研究进展作一简要综述。
01 膳食纤维的定义
膳食纤维的定义历来就是个有争议的话题。1953 年，Hipslev 首次提出“膳食纤维”这一概念，是指纤维素、半纤维素和木质素等不能消化的植物细胞壁成分。自 20 世纪 60 年代以来，各国学者从化学成分、生理功能和分析方法等多个方面对其进行定义。l972 年，Trowel1 提出“膳食纤维是食物中那些不被人体消化吸收的植物成分”。1976 年，他又补充定义为“不被人体消化吸收的多糖类碳水化合物及木质素”。1985 年，联合国粮农组织( FAO) 和世界卫生组织( WHO) 认为，“膳食纤维是指能用公认的定量方法测定的、人体消化器官不能水解的植物组成成分”。1999 年，第 84 届美国临床化学协会 ( AACC) 年会举行专门会议，对膳食纤维的定义进行了讨论，提出膳食纤维是指能抗人体小肠消化吸收、而在人体结肠能部分或全部发酵的、可食用植物性成分、糖类及类似物质的总和，包括多糖、寡糖、木质素以及相关的植物成分。此后，膳食纤维的定义主要由国际食品法典特殊膳食营养与食品委员会 ( Codex Committee on Nutrtion and foods for Special Dietary use，CCNFSDU) 进行补充和完善。2008 年 12 月，第 30 届 CCNFSDU 年会在南非召开，会上对膳食纤维的定义达成了较为一致的看法，定义为“膳食纤维是能抗人体小肠消化吸收的多种单体成分形成的糖类聚合物，主要包括可食用食物中的糖类聚合物；在天然食物中，通过物理、化学和酶学的方法得到的，基于科学证据，对健康有益的糖类聚合物; 人工合成的基于科学证据证实，对健康有益的糖类聚合物”［ 1 ］。膳食纤维是可食用的植物性成分而非动物成分。主要包括纤维素、半纤维素、果胶和亲水胶体物质，如树胶和海藻多糖等组分，还包括植物细胞壁中所含的木质素，不被人体消化酶所分解的物质，如改性淀粉( RS) 、抗性糊精、抗性低聚糖、改性纤维素、黏质、寡糖和少量如蜡质、角质和软木脂等相关成分。
02 膳食纤维预防结直肠肿瘤机制
1丁酸的作用
膳食纤维虽不能被人体消化吸收，但在肠道内细菌的作用下，可以对其进行不同程度的分解发酵，产生乙酸、丙酸和丁酸等多种短链脂肪酸( SCFA) 。目前认为，SCFA 可通过多种机制抑制肿瘤细胞是膳食纤维预防、治疗结直肠肿瘤的主要机制。丁酸是 SCFA 中的代表产物，发挥着重要的抗肿瘤作用。
① 抑制肿瘤细胞生长
丁酸可调节 c-myc， p16 和 p21 等多种与细胞生长周期有关的基因表达，抑制肿瘤细胞的生长。Tan 等［2 ］使用蛋白组学的方法发现，丁酸可下调结直肠肿瘤细胞中 DNA 复 制允许因子、微小染色体维持蛋白( MCM7) 、Ran 基因 GTP 酶激活蛋白 1( RanGAP-1) 、细胞周期相关蛋白( caprin 1) 、核小体组装蛋白 1 样 1 ( NAP1L1) 等多种与细胞增殖、细胞周期相关蛋白的表达，抑制肿瘤细胞 DNA 的复制和细胞分裂，从而阻断其细胞周期进程。
② 促进肿瘤细胞凋亡
细胞凋亡受多种基因产物控制，Bcl 基因产物抑制细胞凋亡，Bax 基因产物促进细胞凋亡。Roy 等［3］研究发现，丁酸可上调结肠癌细胞 Caco-2、结肠癌细胞 Bax、Bak 蛋白的表达，下调 Bcl-x( L) 蛋白表达，从而改变 Bax 与 Bcl-x( L) 的表达比率，引起细胞凋亡。GPR109A 是烟酸G 蛋白耦联受体，对丁酸有一定的亲和力。在结肠癌中 GPR109A 表达沉默，若结肠癌细胞中再次表达此蛋白，则可引起肿瘤细胞凋亡。Thangaraju 等[4]研究发现，丁酸使 GPR109A 在肠癌细胞中再次表达，下调 Bcl-2、Bcl-xL 和细胞周期蛋白 D1 的表达，从而引起肿瘤细胞凋亡。Caspase 家族是一组存在于细胞质溶胶中的结构上相关的半胱氨酸蛋白酶，在细胞凋亡中起着重要作用，caspase-3 为关键的执行分子。有研究发现，丁酸通过上调 Caco-2 细胞中PPARγmRNA 蛋白表达，并使 MAPK 磷酸化活性升高，导致 caspase-3 激活，诱导肿瘤细胞凋亡［ 5］。
③ 损伤修复作用
基因组不稳定是肿瘤发生的前提条件。氧化偶氮甲烷是一种强致癌物，可引起结肠隐窝结构迷乱、腺瘤生成，并最终导致发生肠癌。丁酸在致癌物起作用的初期，可以修复结构紊乱的肠隐窝，并抑制已发生DNA 损伤细胞的生长。Clarke 等［6］通过动物实验发现，丁酸对氧化偶氮甲烷诱导肠癌的发生过程中，有损伤修复的作用。Kim 等［7］发现丁酸通过抑制低氧损伤诱导的血管生成，抑制肿瘤的进一步形成和生长。
2膳食纤维可降低结肠中致癌物质浓度
膳食纤维有吸水膨胀的特性，可增加粪便体积，缩短粪便在肠道内的传输时间。摄入膳食纤维后，粪便体积的增加，使肠道内致癌物质稀释，降低了致癌物的浓度。不溶性膳食纤维对许多致癌物质有很强的吸附能力，可促进致癌物质的排出。膳食纤维能缩短食物及其残渣在胃肠道内传输时间，加快肠腔内致癌物质的通过，减少肠道组织对致癌物质的接触和吸收。摄入体内的外源性致癌物，主要在肝内通过一系列酶的作用下进行分解代谢，根据发挥作用的阶段不同，主要分两类，第一阶段的酶主要有细胞色素酶 P450s；第二阶段的酶主要有谷胱甘肽 S 转移酶 ( GST) 和二氢尿嘧啶脱氢酶 ( NAD) 等。这些酶在结肠同样有活性，摄入膳食纤维可提高这些酶的活性，对外源性致癌物质进行解毒。
3益生元的作用
人体肠道尤其是远端结肠内共生着大量的细菌。有研究证实，每克风干的粪便中约含有 1011 个细菌。益生元是指食物中不能被消化的成分，有促进人体肠道内益生菌增殖，使宿主受益的作用。膳食纤维作为益生元被双歧杆菌属、乳酸菌属等人体内益生菌发酵利用，可产生大量SCFA，使肠腔内处于 pH 5 ～ 6 的酸性环境。结肠部位存在钙与 SCFA 的交换系统，加之肠道的酸性环境都利于钙离子的吸收，而钙离子可促进肠上皮的分化和增殖，有预防结直肠肿瘤的作用。益生菌利用膳食纤维进行能量代谢，不断增殖，细菌数量大大增加，其细胞壁可螯合肠道内的致癌物质，减少肠黏膜对致癌物质的接触和吸收。
4膳食纤维影响胆汁酸代谢
胆汁酸是引发胃肠道肿瘤的内源性致癌物质。在高胆汁酸情况下，最主要的改变是产生大量的活性氧簇( ROS) 和活性氮簇( RNS) ，引起 DNA 损伤，发生基因突变，引发肿瘤形成。结肠癌病人粪中胆汁酸浓度较正常人群高，特别是脱氧胆酸、石胆酸等次级胆汁酸浓度明显升高。Baek 等［8］研究发现，次级胆汁酸可使结肠肿瘤细胞的侵袭力增强。Fodje 等［9］通过研究发现，膳食纤维可与胆汁酸结合，促进胆汁酸的排出，降低结直肠癌的发生风险。Elleg rd 等［10］通过研究也发现，连续3d每天早餐进食75g 燕麦，2 个周期后，可显著促进胆汁酸的代谢和排出。
