腸道微生物協助微量營養素於特定部位吸收
據估計，全球約有 20 億人缺乏微量營養素，包含維生素和礦物質，而缺乏微量營養素，最嚴重會產生立即危及生命的後果。缺乏營養素的原因，包括營養不良、飲食多樣性缺乏、疾病之病理現象、治療疾病造成之副作用等。對於微量營養素而言，腸道微生物群扮演著生物合成與生物利用度的重要角色，調控著人體微量營養素狀況。因此，科學家持續探討在人體中，如何維持宿主礦物質、維生素、腸道微生物之平衡，對人類健康的維持效用與治療作用。
下圖來自2021年的期刊論文1，探討腸道微生物群與宿主之間的微量營養素相互交換。在胃腸道的不同位置，因為理化性質的差異或特異性受體的存在，致使不同的維生素和礦物質能夠沿腸道吸收，而不同微生物在每個不同部分的定殖，亦會影響微量營養素的生物利用度。例如，維生素 C 和維生素 B7的吸收是透過 Na + 依賴性載體和三種葉酸特異性載體，維生素A和D的吸收則透過小腸的被動擴散；對於礦物質而言，鐵、鋅、鈣、鎂的主要吸收部位是在小腸中的十二指腸與迴腸，同樣存在主動或被動的載體與吸收機制。微量營養素對於腸道微生物的影響是雙向的，腸道微生物提供宿主微量營養素，而宿主攝入的營養和微量營養素，同樣也會大程度影響腸道微生物群的組成和功能。
促進微量礦物質吸收的腸道微生物
現在人的礦物缺乏，多是由於攝入食物的質量和數量的紊亂引起的。精緻的高熱量食物，導致礦物質供應不完整，而為了劇烈減肥搭配的飲食，也會讓人更缺乏礦物質。在體外，微生物能應用穀物的發酵，增加人類食物中微量元素的生物利用度；在體內，腸道菌群也同樣能發揮作用，影響礦物質的生物利用度。因為眾多研究均揭示了微生物對礦物質生物可及性的有益影響，使得科學家更加關注腸道微生物群與運動營養中幾種礦物質之間的相互作用。
下圖與下表來自2021年的期刊論文2，討論了與礦物質生物可及性和生物利用度相關的細菌菌株。作者專注於市場上常見的營養品補充劑，即鈣、鎂、鐵、鋅和硒這五種必需礦物質進行探討，發現Lactobacilllus spp. 乳酸菌(俗稱A菌)、Bifidobacterium spp. 雙岐桿菌(俗稱B菌)，能促進這五種礦物質的吸收。
腸道益生菌促進鐵吸收的作用機轉
下圖同樣來自2021年的期刊論文2，探討微生物對於鐵的生物可及性和生物利用度的關聯性。鐵在腸細胞中通過跨細胞途徑轉運的簡化模型顯示，飲食的鐵以鐵蛋白、血紅素或 Fe2+ 的形式在腸細胞的E-AS (頂端側)吸收。其中， Fe2+ 的吸收這條路徑，竟受到腸道益生菌產生的SCFA (短鏈脂肪酸)的正面調控。DCYTB (十二指腸細胞色素b鐵還原酶)，先將鐵從 Fe3+ 還原為 Fe2+，才可被腸細胞透過DMT1（二價金屬轉運體 1)，將 Fe2+ 搭配H+ 一起送入腸細胞中，而E-AS的H+循環必須由NHE（Na+/H+ 交換劑）與微生物群產生的 SCFA共同支持。
鈣促進腸道中的A菌B菌生長
許多體外研究表明，鐵顯著影響腸道微生物群，然而，B菌(雙歧桿菌)能夠在大腸中結合鐵，從而限制形成在鐵存在下合成的自由基，從而降低結直腸癌的風險。因此，科學家推測有機會針對人類腸道微生物和礦物質之間相互作用，開發出新的保健預防模式或治療方式。
下表來自2017年的期刊論文3，探討鈣對於腸道微生物群的有利影響，由於鈣可以沉澱膽汁酸和脂肪酸，因此可促進腸道益生菌乳酸菌(俗稱A菌)與雙岐桿菌(俗稱B菌)的增生。
總結:
鈣在人類的腸道中，可以促進特定益生菌(A菌B菌)的生長。A菌B菌除了能增加五種必須礦物質，包含了鈣、鎂、鐵、鋅和硒之吸收，其中B菌還可在腸道中結合多餘的鐵，維持體內鐵總量的穩定。螯合鈣，為現行人體用於補充鈣最快速穩定的方式之一，如何將螯合鈣，應用於調節腸道益生菌與微量營養素之平衡，科學家在未來必然有機會提供更多的臨床實證。
參考文獻:
1.Noushin Hadadi, Vincent Berweiler, Haiping Wang and Mirko Trajkovski. Intestinal microbiota as a route for micronutrient
bioavailability. Current Opinion in Endocrine and Metabolic Research. 2021, 20:100285.
2.Viktor Bielik and Martin Kolisek. Bioaccessibility and Bioavailability of Minerals in Relation to a Healthy Gut Microbiome. Int. J. Mol. Sci. 2021, 22, 6803.
3.Association between the gut microbiota and mineral metabolism: Gut microbiota and mineral metabolism. Journal of the Science of Food and Agriculture 98(7). October 2017.
