其實(shí)糖不僅僅是甜品，雖然我們經(jīng)常想到的是這些甜蜜的東西，但實(shí)際上，在食品的很多方面都存在有這樣不同糖鏈的化合物。比如說(shuō)我們吃的米飯也好，面條也好，或者是面包，這些主食里邊都含有大量的一種糖類(lèi)化合物，叫做淀粉。

現(xiàn)在我們經(jīng)常會(huì)說(shuō)，要控制一點(diǎn)淀粉攝入，尤其是對(duì)于糖尿病病人。所以我們這時(shí)候要加一些膳食纖維——蔬菜或者來(lái)自于谷物，而這些膳食纖維也是另一種不同的糖類(lèi)化合物。

這些糖類(lèi)化合物不會(huì)被我們的腸道直接吸收，但它會(huì)被腸道菌群所利用，這些糖類(lèi)的化合物，就叫做益生元。

有趣的是，母乳中也含有大量的糖類(lèi)化合物。除乳糖之外，還有200多種以上的不同糖鏈結(jié)構(gòu)的化合物。而這些糖鏈化合物，在嬰幼兒的神經(jīng)、腸道以及免疫系統(tǒng)的生長(zhǎng)發(fā)育中發(fā)揮著重要的作用。

當(dāng)然糖鏈并不僅僅在食品中存在，它還可以組成動(dòng)物或者植物的堅(jiān)硬外殼，比如說(shuō)蝦蟹殼上的幾丁質(zhì)，還有樹(shù)皮上的纖維素。

它也可以是藥物里的主要活性成分，比如肝素、阿卡波糖，也可以是一針讓你容顏煥發(fā)青春的物質(zhì)——玻尿酸。

總的來(lái)說(shuō)，糖鏈其實(shí)跟生命的許多方面都息息相關(guān)。實(shí)際上，在世界上所有活的細(xì)胞上面，大部分都會(huì)包含有一層厚厚的不同結(jié)構(gòu)的糖鏈物質(zhì)。

這些糖鏈不僅僅保護(hù)著我們細(xì)胞的生命安全，同時(shí)在細(xì)胞與細(xì)胞的交流，細(xì)胞和細(xì)胞的信號(hào)傳導(dǎo)，以及相關(guān)生命活動(dòng)中發(fā)揮著重要的作用。

我在這里舉一個(gè)關(guān)于糖鏈功能的小例子。我想大家都知道ABO血型。血型到底是什么？其實(shí)就是血細(xì)胞上攜帶了不同抗原。

我們的O血型，實(shí)際上它的紅細(xì)胞表面有1個(gè)由4個(gè)單糖所組成的結(jié)構(gòu)，這就是O抗原；A血型，紅細(xì)胞表面在4糖結(jié)構(gòu)的末端多加了1個(gè)N-乙酰氨基半乳糖，在屏幕上面顯示為方塊的這個(gè)東西。對(duì)于B血型，加的則是另外一種單糖。

就是這一個(gè)單糖的區(qū)別，血型就由從O型變成了A型。所以，一個(gè)小小的單糖就可以讓你的血型發(fā)生如此大的變化。

雖然我不知道性格是不是跟血型一定相關(guān)，但也可能糖型會(huì)跟你的性格有些關(guān)系。

今天我會(huì)給大家主要講的是糖鏈與腸道的關(guān)系。我先想講兩個(gè)跟腸道非常相關(guān)，同時(shí)跟糖鏈非常相關(guān)的概念。

第一個(gè)是益生元。國(guó)際益生菌益生元科學(xué)組織對(duì)益生元有這樣的一個(gè)定義：可以被宿主菌群選擇性利用，并產(chǎn)生健康效益的物質(zhì)。恰恰這些物質(zhì)中，有很多都是屬于糖類(lèi)化合物，比如菊粉、抗性淀粉以及木寡糖等等。

另一類(lèi)叫做膳食纖維。這種膳食纖維，就是指不被宿主消化、主要來(lái)源于植物的糖類(lèi)物質(zhì)。這些糖類(lèi)物質(zhì)盡管不能被宿主直接利用，但可以被腸道菌群利用，所以有些膳食纖維就是益生元的一種。

益生元的概念和膳食纖維的概念，既不完全相同，又有很多交叉的部分，但它們無(wú)外乎都與糖鏈、與腸道的健康休戚相關(guān)。

說(shuō)了這么多，我想先簡(jiǎn)單地給大家介紹一下，糖鏈?zhǔn)鞘裁矗蛘咛鞘鞘裁础?/p>

其實(shí)糖鏈，就跟我們的蛋白質(zhì)一樣。蛋白質(zhì)是由許多不同的氨基酸所組成，而糖鏈?zhǔn)怯刹煌膯翁撬M成，這些單糖就是多羥基類(lèi)化合物。

我們要去理解這個(gè)概念，就好比單糖的上面會(huì)長(zhǎng)有不同的“手”，它會(huì)通過(guò)這個(gè)“手”與鄰近的單糖分子結(jié)合，形成糖苷鍵。這種糖苷鍵和連接的方式，對(duì)于糖鏈這種化合物的結(jié)構(gòu)和功能起到非常重要的作用。

舉個(gè)例子，我們都知道葡萄糖。葡萄糖通過(guò)一種α-1,4-糖苷鍵的連接方式形成淀粉這種多糖化合物，它也是我們最容易消化的多糖化合物之一。

同樣是葡萄糖所組成的，幾乎也是1,4-糖苷鍵連接的，只是區(qū)別在于它是通過(guò)β這種方式連接而成，它就變成了世界上最難被降解的糖類(lèi)化合物之一——纖維素。

所以，不僅僅是要考慮糖鏈里面到底有怎樣的單糖，它如何連接也非常重要。

糖鏈的結(jié)構(gòu)是復(fù)雜的。我們可以簡(jiǎn)單想象食物中的糖鏈，大多數(shù)都是通過(guò)這種重復(fù)的糖、單糖或者幾個(gè)單糖的單元形成的鏈，我們管它叫做糖鏈。

正如我剛才所說(shuō)到的，我們的糖是一個(gè)多羥基的化合物，它有很多“手”。

除了在形成了主要的糖鏈主鏈之外，它還可以形成很多的側(cè)鏈，給它的主鏈上增加很多的枝枝叉叉；它也可以被像乙酰基、硫酸基等很多的化學(xué)基團(tuán)進(jìn)一步修飾。

所以這些不同的組分也好，鍵型也好，側(cè)鏈也好，就構(gòu)成了糖鏈結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，也帶給它多種多樣的生物學(xué)功能。

那么我們腸道菌是如何利用糖鏈的呢？不同于蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)可以被一個(gè)酶從它的末端直接切下來(lái)，形成氨基酸被利用。

但是對(duì)于糖鏈里邊的糖鍵，每一種糖鍵的類(lèi)型必須對(duì)應(yīng)著一個(gè)獨(dú)特的酶加以使用。所以可以想象，如果你有一個(gè)很復(fù)雜的糖鏈，就需要一系列不同的酶。你有一系列的工具酶，你的腸道微生物才能對(duì)它有效利用。

但是糖鏈可以是非常復(fù)雜的。這里舉的例子是果膠，果膠也是水果中很常見(jiàn)的一種多糖，也是最復(fù)雜的多糖之一。它有十幾種不同的單糖，有二十幾種不同的糖苷鍵組成?？梢韵胂?，如果腸道菌要利用這樣的一種食物，它需要非常大量的一組工具酶。

但是從進(jìn)化的角度來(lái)講，我們也可以知道，不可能所有的腸道菌都擁有這樣復(fù)雜的工具包，那么只會(huì)是幾類(lèi)的菌對(duì)應(yīng)著降解幾類(lèi)糖的工具，或者一個(gè)菌的族群對(duì)一類(lèi)糖鏈可以得到有效的利用。

因此，糖鏈就成為了可以去調(diào)控不同的腸道菌生長(zhǎng)的一個(gè)非常有效的物質(zhì)。

我們剛才都看到，糖鏈連接是非常的細(xì)密。它有時(shí)候很可能就是一些單糖單元的重復(fù)生長(zhǎng)和延伸。但是我們要注意，糖鏈的結(jié)構(gòu)，恐怕對(duì)它的活性影響會(huì)非常大。

我們的課題組一直在做一種糖鏈，叫做殼寡糖，它也在我們經(jīng)常所吃的蘑菇中存在。我們做了這樣一組非常簡(jiǎn)單的長(zhǎng)鏈，它們的每一個(gè)糖，只比前面那個(gè)糖多增加一個(gè)單糖分子，做成了2、3、4、5、6個(gè)殼寡糖，這種系列的結(jié)構(gòu)化合物。

如果我們把這些糖鏈給腸道菌群，它們會(huì)如何利用呢？簡(jiǎn)單的想法是，隨著糖鏈的延伸長(zhǎng)度越長(zhǎng)，它勢(shì)必降解的時(shí)間會(huì)越長(zhǎng)。

但是我們發(fā)現(xiàn)，這里邊的5糖，雖然不是最長(zhǎng)的糖，但它是降解最慢的糖。這也就提示我們，一個(gè)單糖分子的差別可能對(duì)我們的糖鏈結(jié)構(gòu)和活性功能會(huì)有非常巨大的影響。

我們繼續(xù)再講一點(diǎn)殼寡糖的故事。我們?cè)谥斑@一組小一點(diǎn)片段殼寡糖的基礎(chǔ)上，又做了一些更長(zhǎng)的寡糖片段，然后我們研究了它對(duì)腸道中常見(jiàn)的一種真菌——白色念珠菌——的抗菌效果。

我們發(fā)現(xiàn)，這種長(zhǎng)鏈的殼寡糖具有一個(gè)很好的抗菌、殺菌的效果。但是在短鏈的殼寡糖，就沒(méi)有看到比較顯著的抗菌效果。

我們對(duì)這兩種糖在抗真菌上的作用機(jī)制、細(xì)胞定位、靶點(diǎn)以及生化方面做了系統(tǒng)的研究，也確定它們的作用機(jī)制和位點(diǎn)完全不一樣。

如果從化學(xué)研究的角度來(lái)說(shuō)，這兩種糖的結(jié)構(gòu)有差別，作用活性和靶點(diǎn)都不一樣，它們還能稱為是一種化合物嗎？當(dāng)然它們現(xiàn)在仍然有統(tǒng)一的名字，都叫殼寡糖。

所以當(dāng)我們使用這種不同的糖鏈去做不同的活體研究的時(shí)候，我們就需要去關(guān)注，它的結(jié)構(gòu)到底是怎樣的。腸道菌對(duì)糖鏈的利用，也不僅僅是要考量糖鏈本身，還需要考量腸道的微環(huán)境。

今年在Cell上面，哈佛的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)發(fā)表了一篇文章，討論了關(guān)于一組在腸道中善于利用糖鏈的菌群——擬桿菌。

這些擬桿菌本身是可以很好地利用這些糖鏈的，但是當(dāng)它的生長(zhǎng)環(huán)境中增加了腸道常見(jiàn)的一種化合物丁酸以后，它們對(duì)一些特別糖鏈的利用就會(huì)變得不可行，而不同的菌又與不同的糖和丁酸的組合產(chǎn)生一些不同的反應(yīng)。

就像去餐廳，我們除了考慮這個(gè)餐廳的口味，還要考慮它的環(huán)境是否符合我們的一些用餐需求。

除了作為食物，糖鏈和菌還有其他的互作方式。就像我剛才所說(shuō)的，在我們的細(xì)胞表面有大量的糖鏈，我們的腸道內(nèi)皮也有大量的不同的糖鏈。

我們腸道的微生物會(huì)利用和糖鏈的結(jié)合，形成它在宿主內(nèi)的定植。對(duì)于病原菌而言，它可以進(jìn)入下一步階段的侵入等一系列的病理過(guò)程。

在2017年的時(shí)候，圣路易斯華盛頓的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)就發(fā)現(xiàn)，他們通過(guò)口服一種單糖，叫做甘露糖。甘露糖在表皮細(xì)胞的糖鏈上有存在，它恰恰是造成尿路感染的大腸桿菌在細(xì)胞表面上的“抓手”。

通過(guò)口服甘露糖，它跟我們細(xì)胞表面的糖鏈競(jìng)爭(zhēng)性地與微生物結(jié)合，就可以去治療尿路感染，把病原菌從我們尿液中帶走。

這個(gè)故事盡管是發(fā)生在我們的泌尿系統(tǒng)，但同時(shí)它對(duì)于腸道也有一樣的啟發(fā)作用。

這里我們就簡(jiǎn)單地列舉了一些腸道里邊的菌，可能識(shí)別的宿主上的一些糖鏈結(jié)構(gòu)。而我們也制備了其中的幾種寡糖，比如說(shuō)大腸桿菌K88所能識(shí)別的寡糖結(jié)構(gòu)，做了它對(duì)于大腸桿菌所引起腹瀉的一些活性研究，發(fā)現(xiàn)它在這方面具有良好的效果。

同樣，除了糖鏈對(duì)于菌所直接產(chǎn)生的作用以外，它還可以對(duì)腸道細(xì)胞產(chǎn)生作用，調(diào)控我們的腸道細(xì)胞，比如提高黏蛋白的表達(dá)量。

而黏蛋白上又有豐富大量的糖鏈，可以提供給腸道菌作為營(yíng)養(yǎng)，間接改變了我們的腸道菌組成。

趙立平老師曾經(jīng)講過(guò)一句話說(shuō)，對(duì)于腸道菌群而言，我們都是行走的發(fā)酵罐。我們也覺(jué)得這很有道理。

如果想要去調(diào)控腸道健康，除了要調(diào)控腸道菌群，也許要先修好我們的發(fā)酵罐。

所以當(dāng)我們使用糖類(lèi)做一些調(diào)控腸道健康的考量的時(shí)候，我們需要考量這樣的幾個(gè)問(wèn)題：

第一個(gè)，它首先應(yīng)該是種類(lèi)多樣的、結(jié)構(gòu)多樣的。這樣才能對(duì)應(yīng)我們腸道不同菌群的不同需求，才能帶給我們腸道它所需要的多樣性。

第二點(diǎn)，它的結(jié)構(gòu)是需要非常明確的。不要僅僅因?yàn)樗凶鲆粋€(gè)名字的糖，我們要考量它的結(jié)構(gòu)到底是什么。只有精確的結(jié)構(gòu)，才能帶來(lái)精確的活性。

第三點(diǎn)，就是腸菌共調(diào)。也就是說(shuō)，我們除了調(diào)節(jié)菌群以外，也應(yīng)該考慮調(diào)節(jié)宿主的腸道環(huán)境本身，同時(shí)達(dá)到這樣一個(gè)疊加的效果。

基于此，我們課題組長(zhǎng)期一直從自然界中尋找不同的糖鏈。

我們從陸地、海洋的動(dòng)植物，以及中草藥收集了大量天然的糖鏈，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化的制備方法，制作了糖鏈的化合物庫(kù)，并配合多種的包括質(zhì)譜、核磁等多種的結(jié)構(gòu)分析手段，建立了它對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)。目前，我們的糖鏈化合物庫(kù)已經(jīng)有5000多種不同的糖鏈組分。

我們從糖鏈組分出發(fā)并基于我們剛才所提到的設(shè)計(jì)理念，設(shè)計(jì)了系列的新的益生元，其中一種是專(zhuān)門(mén)針對(duì)便秘的情況。

便秘現(xiàn)在也是一個(gè)在我們，尤其是在白領(lǐng)人群中常見(jiàn)的一種不舒適的健康情況，我們和合作的醫(yī)院在開(kāi)展相關(guān)的臨床研究。

在我們開(kāi)展臨床研究之前，我想我們首先應(yīng)該讓醫(yī)生和護(hù)士們信任這種產(chǎn)品，所以我們首先請(qǐng)醫(yī)護(hù)人員嘗試使用了我們的配方。

醫(yī)護(hù)人員由于長(zhǎng)期的高強(qiáng)度工作，他們很難有一個(gè)非常正常的生活周期，所以他們很多都有或多或少的便秘問(wèn)題。

我們的測(cè)試結(jié)果表明，對(duì)于醫(yī)護(hù)人員，絕大多數(shù)在每天服用15克，兩天之后就會(huì)有一個(gè)非常明顯的癥狀緩解情況，很多人一天之后就有顯著的改善。所以，這也就給我們和醫(yī)院下一步做臨床奠定了非常好的基礎(chǔ)。

現(xiàn)在我們這個(gè)配方也在北京幾家醫(yī)院的消化科和營(yíng)養(yǎng)科開(kāi)展相關(guān)的臨床研究，以確定它在便秘等腸道病癥上面的一些實(shí)際的臨床作用。

糖鏈的故事還很多，我今天只能講很小的一部分。最后我想說(shuō)，這個(gè)無(wú)糖的時(shí)代，還是請(qǐng)大家科學(xué)地、有效地多“吃”一些糖吧！

謝謝大家！