補鐵補鈣要慎重，看看腸道菌群與礦質代謝的關係

腸道中的礦物質

礦物質對人體有許多重要的功能。鐵是血紅蛋白的組成部分，血紅蛋白負責氧氣和肌紅蛋白的運輸。此外，鐵也是許多酶的一部分，比如過氧化氫酶、過氧化物酶和細胞色素。鐵通常以Fe2 的形式在十二指腸和小腸被吸收，鐵被吸收以後與胃腸道黏膜的去鐵鐵蛋白連接形成鐵蛋白，此時，鐵以Fe3 的形式存在。血液中的鐵被轉鐵蛋白運輸。鐵以鐵蛋白的形式儲存於肝臟中。

鈣是重要的骨骼成分。更重要的是，它是酶激活劑，參與生物電脈衝的傳導、血液凝固、肌肉收縮、炎症和激素分泌。鈣在存在活性形式的維生素D-骨化三醇時在小腸被吸收。鎂是一種骨骼成分，參與神經傳導和核糖體加工。鎂在小腸被吸收，一種是通過電化學梯度差的被動運輸，一種是通過TRPM6蛋白參與的促進擴散。磷是骨骼、核酸和能量轉移化合物（比如ATP）的結構組分。它的吸收主要發生在小腸上部，通過生長激素、甲狀旁腺素和維生素C調節的主動運輸來完成。

銅是多種酶的結構組成部分，參與神經傳導和穩定神經元細胞膜。它是在蛋白轉運體CTR1和ATP7A的參與下在小腸被吸收的。鋅也是多種酶的重要組成部分，此外，它負責核酸代謝和信號轉導。鋅主要在小腸被吸收，同時也在胃和大腸中被吸收。硒是硒代半胱氨酸和硒代甲硫氨酸的組成部分，是甲狀腺激素脫碘酶的輔因子。膳食中的硒在維生素A、E、C和低分子蛋白存在的情況下在胃腸道中被吸收。

錳是一種骨骼成分，也存在於許多酶的中心。在胃腸道中，它被二價金屬轉運蛋白1（DMT1）所吸收。銀在人類機體中的作用以及它被吸收的方式目前了解得還不是清楚。但是據了解，銀可以參與免疫過程，並能以銀離子的形式在腸道被吸收。

人體內礦物質的含量主要取決於它們的供給。礦物質主要在胃腸道中被吸收，特別是腸道。影響礦物質的生物利用率的主要因素有：食物中礦物質的含量、食物和胃腸道中礦物質之間的協同和拮抗作用、食物中絡合物或螯合物的存在、機體的健康狀況及其年齡、環境污染物、食物加工技術等等。腸道微生物、益生菌和益生元對礦物質的生物利用度有顯著影響，可以增加或減少礦物質的吸收，特別是鐵、鈣。

健康狀態下的腸道菌群和礦物質代謝

在健康人群中，腸道微生物與礦物質之間的相互作用的研究還相當缺乏。我們迫切需要了解健康條件下的腸道菌群與礦物質之間的相互作用，而不僅僅是在各種疾病的情況下，以便建立新的更加有效的營養補充指南。

絕經後的婦女補充瑞士乳桿菌發酵乳可導致血液甲狀旁腺激素水平降低，而血液總鈣、離子鈣和磷的水平升高，尿液中鈣的濃度也升高。結果，骨吸收也明顯降低了（骨吸收是骨組織的體積和密度逐漸發生下降的生理行為）。

血鈣濃度的增加不僅可以通過增加鈣的攝入，也可以通過增加可溶性玉米纖維的攝入，可溶性玉米纖維也具有益生元的特性。可溶性玉米纖維可通過改變腸道中副擬桿菌屬、梭菌屬等細菌的生長從而增加腸腔內鈣的吸收。可溶性玉米纖維的這種有益作用在成年人群和青少年人群中都有觀察到。

孕婦口服補鈣不足以維持正常的血鈣濃度，而補充含有嗜酸乳桿菌和乳雙歧桿菌的益生菌酸奶能夠幫助妊娠晚期的婦女維持正常的血鈣水平。這與益生菌可以提高鈣的溶解度和增加鈣吸收有關。此外，益生菌產生的短鏈脂肪酸，能夠提高蛋白質消化率，增加鈣的釋放和吸收。

腸道微生物影響腸道黏膜屏障功能和腸道連蛋白的濃度，連蛋白是調節我們的腸道上皮細胞相互連接的蛋白質，它讓我們的腸道上皮保持緊緻，從而防止外物的入侵，保證營養和礦物質的正常吸收。一項對孕婦的研究表明，腸道擬桿菌科、韋榮氏球菌科、擬桿菌屬、布勞特氏菌屬細菌丰度降低和棲糞桿菌屬細菌丰度升高與連蛋白的水平降低有關。特別是布勞特氏菌屬細菌與連蛋白水平顯著正相關，而普氏棲糞桿菌與連蛋白水平顯著負相關。因此，通過適當調節腸道菌群可以改善腸壁對礦物質的通透性，從而對母體和胎兒的礦質代謝產生積極的影響。

疾病狀態下的腸道菌群和礦物質代謝

許多腸道病原菌，比如沙門氏菌、志賀氏菌和大腸桿菌，會在腸道中爭奪未被吸收的鐵。腸道中合適的鐵濃度會影響這些細菌在腸道定植的能力和它們的毒性。乳桿菌屬的腸道共生菌能夠阻止腸道病原菌的定植，它們不需要鐵來進行自身的代謝過程，而且缺乏從腸腔吸收鐵所需的鐵載體（siderophores）；取而代之的是，它們吸收錳來進行自身的代謝。飲食中鐵的攝入過量會導致腸道病原菌的大量生長，降低宿主腸道中鐵的利用率。缺鐵會導致腸道中羅斯拜瑞氏菌屬、擬桿菌屬細菌和直腸真桿菌的減少以及腸桿菌科細菌增加；在缺鐵性貧血的人群中也觀察到了這一點。這種影響因為衛生條件差和缺乏乾淨的飲用水而加劇，比如肯亞的兒童就患有貧血症。在缺鐵飲食的兒童中糞便鐵的濃度與糞便乳桿菌的濃度成反比。其確切的機制尚不清楚。有研究表明這種反比關係可能是由於腸道微生物對鐵的吸收增加所致。乳酸菌的生長不需要鐵的參與，所以它可以在缺鐵的狀態下生存。一項對克羅恩患者的研究表明，從飲食中去除鐵元素，可以改善患者的腸道菌群和降低疾病的嚴重程度。風濕性疾病，比如風濕性關節炎導致的慢性炎症，會對口腔菌群和腸道菌群中鐵、鋅、銀、硫的運輸和代謝產生不良影響。

鈣影響人體許多代謝過程。補充益生菌可對2型糖尿病患者的血清鈣濃度產生有益影響。這一過程主要是由於腸道環境的有利變化和腸道短鏈脂肪酸的產生，增加了蛋白質的消化率，提高膳食中鈣的釋放和吸收。同時，鈣也表現出一定的益生元特性。鈣有利於改善腸道菌群，通過沉積膽汁酸和脂肪酸導致乳桿菌的數量增加，並減少對腸道黏膜的損害。鈣的這些益生元特性也能對肥胖和2型糖尿病患者的健康狀況產生有益的影響。

最近，也有研究表明，即使是正常的腸道微生物也可能對健康產生負面影響。腸道細菌可產生許多尿毒症毒素，在慢性腎病患者中會引起慢性腎病相關的礦物質和骨骼異常。慢性腎病相關的礦物質和骨骼異常會導致尿毒症性骨質疏鬆症，增加髖骨骨折的風險。引起慢性腎病相關的礦物質和骨骼異常的主要尿毒症毒素包括大腸桿菌產生的硫酸吲哚酚和腐敗細菌產生的硫酸對甲酚。硫酸對甲酚會導致甲狀旁腺激素誘導的cAMP產生減少，通過破壞DNA降低細胞生存能力，增加活性氧的產生。硫酸吲哚酚，與硫酸對甲酚一樣，導致甲狀旁腺激素誘導的cAMP產生減少，減少甲狀旁腺激素受體的產生。通過補充益生菌、益生元或合生元減少尿毒症毒素的含量並降低骨骼異常，可以幫助改善慢性腎病患者的礦質代謝。

腸道細菌與礦物質相互作用的主要機制包括：微生物對礦物質的結合；改變腸道環境從而改變對礦物質的吸收；促進腸道病原菌或有益菌的生長；不同菌株對礦物質的競爭；礦物質改變細菌生化過程；微生物和礦物質改變宿主的生化途徑；改變宿主肽類、激素和細胞因子的合成、分泌和吸收；以及微生物對疾病強度的影響。這些作用機製取決於許多因素，例如：礦物質、細菌菌株、宿主的健康狀態、藥物和膳食補充劑、飲食和環境。腸道細菌與礦物質的相互作用通過建立許多相互依賴的系統，比如腸-腦-內分泌免疫軸，對宿主的狀態產生積極或消極的影響。因此，還需要深入的研究精確的了解腸道菌群與礦物質之間的相互作用機制。

鈣、鐵、鋅、硒等雖然是人體必需的，在人體生長發育、免疫和內分泌等重要生理過程中發揮著重要的作用，但是在前面我們提到過，過量補鋅會改變腸道菌群增加艱難梭菌感染的機會（參考：補鋅需謹慎，過量補鋅改變腸道菌群增加艱難梭菌的感染）。缺鐵容易造成缺鐵性貧血，在結腸癌患者中缺鐵和貧血很常見；但是過量補鐵也會促進腸道病原菌的生長，反而降低腸道中鐵的利用率，甚至促進結腸癌的發生。我們需要迫切了解人體對各種礦物質的生物利用度，了解腸道菌群與礦質代謝之間的關係，了解經常過量補充礦物質對腸道菌群的影響，了解益生菌對於礦物質的生物利用率及其代謝的影響，以便於建立關於礦物質補充的新指南，在未來我們將需要根據人們在健康或疾病狀態下的腸道菌群狀況優化飲食中礦物質的補充。