膳食多酚与肠道微生物群的互作对人体健康的影响

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在过去的 20 年中，膳食（多）酚类化合物作为具有预防慢性疾病的抗氧化剂受到了关注。而临床试验中证据很弱，主要因为个体间的差异很大。多酚的生物利用度低（5%–10% 被小肠吸收）。这些化合物的生物利用度严格取决于肠道微生物的酶促机制。

最近，鉴定参与肠道多酚转化的细菌越来越受到关注。已经表征了几种催化酚类物质代谢的菌群及其分解代谢途径。大多数描述的参与多酚转化的属是双歧杆菌、拟杆菌和厚壁菌。微生物会受到外部因素（例如饮食、药物和体育锻炼）、宿主的地理分布和个体差异的影响。肠道微生物群组成的年龄相关变化可能会影响某些营养素的生物利用度，包括其代谢活性介质。

特定的代谢型会产生对健康影响的生物活性代谢物。代谢型还可以反映肠道微生物群的组成和代谢状态，并且可能是通过肠道微生物群介导的潜在多酚健康影响的生物标志物。

基于最近的研究成果，本文将综合介绍膳食多酚以及其生物利用转化与肠道菌群的互作对人体健康的影响，为我们如何结合肠道微生物群选择和摄入膳食多酚提供一些视野。

01 膳食多酚及其有益作用

膳食多酚是一组生物活性植物化学物质，主要存在于各种水果、蔬菜、种子、草药和饮料（啤酒、葡萄酒、果汁、咖啡、茶和巧克力）中，少量存在于干豆类和谷物中。食物中，这些化合物具有多种生态作用，从抵御生物和非生物压力因素到界内交流。

基于中心吡喃环的氧化态将黄铜类细分为几个亚类：

类黄酮类黄酮主要是黄烷醇、黄酮、花色素、黄烷酮、黄酮醇和异黄酮

非类黄酮

非黄酮类化合物主要类别是酚酸，可细分为苯甲酸衍生物，例如没食子酸和原儿茶酸，肉桂酸衍生物，包括香豆酸、咖啡酸、阿魏酸。

第二个主要组主要由芪类组成，白藜芦醇是主要代表，以顺式和反式异构形式存在。另一个重要的非黄酮类化合物是由两个苯丙烷单元氧化二聚产生的木脂素。

黄烷醇是食物中最常见的类黄酮形式，其最丰富的来源是洋葱、西兰花、茶、苹果、红酒、蓝莓、杏仁和开心果。

黄烷酮丰富的食物包括柑橘类水果，如柠檬、葡萄柚和橙子。

花青素是存在于红色水果和蔬菜（例如覆盆子、接骨木莓、草莓、石榴、卷心菜、红洋葱）中的水溶性黄酮类化合物。黄酮来源的有针叶樱桃、杏、橄榄油、蜂蜜、苹果、木瓜和芒果。

异黄酮是主要存在于豆科植物中的生物活性化合物，少量（浓度低于 0.1 毫克/千克）存在于杏、干枣、醋栗、芒果、李子、新鲜椰子和芝麻，而发现二苯乙烯存在于葡萄、红酒和浆果中。

红色、深色水果和蔬菜，如草莓和黑莓、黑萝卜、洋葱和茶，是也是酚酸的重要来源。

红葡萄酒中常含有芪，豆制品中常含有异黄酮。 亚麻籽和芸苔属蔬菜中含有大量木脂素； 其他，如松脂醇、落叶松脂醇通常也存在于许多食物中。

Davinelli S &Scapagnini G. Biofactors. 2021

什么是肠漏综合征，它如何影响健康？

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出于消化和吸收的目的，哺乳动物已经形成了一个非常复杂且高度专业化的胃肠系统，由粘膜屏障维持。

越来越多的数据强调了肠道屏障和肠道通透性对健康和疾病的重要作用。然而，这些术语定义不明确，其评估存在争议，临床意义也没有明确确定。

肠漏症正在成为一种流行病。虽然它尚未被医学界广泛认可，但全球数亿人可能患有与肠漏综合征相关的症状和疾病。

本文讨论的是关于粘膜屏障及其在疾病预防和治疗中的作用的知识。

首先，定义相关术语“肠到屏障”、 “肠道通透性”、“肠漏”。

其次，描述了影响肠道通透性的肠道屏障的关键要素。这个屏障代表了一个巨大的粘膜表面，数十亿细菌面对着身体最大的免疫系统。一方面，完整的肠道屏障保护人体免受微生物和毒素的侵袭，另一方面，这个屏障必须打开以吸收必需的液体和营养。这两个看起来矛盾的目标是通过肠道屏障组成的复杂解剖和功能结构来实现统一的，这正是我们常听说的“肠道通透性”。

第三，描述了饮食和细菌对肠道通透性的调节。特别是，必须考虑潜在的屏障破坏因素，例如肠道灌注不足、感染和毒素，还必须考虑选择过量的营养物质、药物和其他生活方式因素。

第四，讨论肠道菌群对肠道通透性的互相影响，以及与通透性增加相关的特定疾病，例如危重病、炎症性肠病、乳糜泻、食物过敏、肠易激综合征，以及肥胖和代谢疾病。所有这些疾病都以炎症为特征，炎症可能由管腔成分易位到宿主中引发。

最后，讨论了评估肠道通透性的方法。手段差异很大，可能评估屏障的不同功能组件。

01 什么是肠道屏障和肠道通透性

“肠道屏障”和“肠道通透性”描述了同一解剖结构的两个不同方面。

“肠道通透性”是一个术语，主要由电生理学家使用动物或人类的组织外植体在 Ussing 室中研究上皮通透性而形成。

注：Ussing Chamber（尤斯室，也叫尤斯灌流室）是研究跨上皮转运的工具，可用于包括离子转运、营养物质转运及药物转运等的研究。通过跨上皮转运的研究，可以了解上皮的离子通道机制、营养成分及药物透过上皮的吸收、影响上皮屏障功能以及通透性的因素等等。来源：百度百科

“肠道屏障”用来描述将内部环境与管腔环境分开的复杂结构。物理屏障包括由血管内皮、上皮细胞和粘液层组成。除了这个物理屏障之外，化学物质也参与了屏障功能。它们由消化分泌物、免疫分子、细胞产物如细胞因子、炎症介质和抗菌肽组成，主要由小肠隐窝中的潘氏细胞（Paneth cell）产生。

肠道屏障基本上将肠道内容物与身体分开。它由单层细胞（上皮细胞、传感细胞以及产生酶和神经递质的细胞）组成。这些细胞通过紧密连接(TJ)蛋白连接起来。

肠道屏障是一个动态实体，由多个元素组成，与各种刺激相互作用并做出反应。

首先，在管腔中，细菌和抗原被胆汁、胃酸和胰液降解，共生细菌通过产生抗微生物物质来抑制病原体的定植。

屏障的另一个要素是由未搅拌的水层、糖萼和粘液层组成的小环境，它们通过免疫球蛋白 A (IgA) 分泌以及糖萼和粘液提供的物理屏障防止细菌粘附。由顶端连接复合物连接的上皮细胞具有运输管腔内容物的能力，但它们也通过分泌氯化物和抗菌肽对有害刺激作出反应。

▃ 上皮层

常见水果对肠道菌群、肠道蠕动和便秘的影响

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便秘的全球患病率为14%。慢性便秘会影响生活质量。健康人相比，便秘还会导致粪便重量降低，且与结直肠癌风险增加相关。

饮食调整是治疗便秘的主要方法之一。世界胃肠病学协会建议通过饮食建议或补充来增加纤维摄入量。在英国，健康专家指南建议食用水果，包括富含山梨醇的水果，例如杏子、桃子和李子，以及相应的果汁。然而，关于水果对肠道运动和便秘的作用机制的证据有限。

本文旨在探讨水果和水果制品对肠道微生物群、肠道运动和便秘的作用机制和有效性。

• 人类研究表明，各种水果可以改变微生物群，包括蓝莓粉（乳酸杆菌、双歧杆菌）、李子（双歧杆菌）、猕猴桃（拟杆菌、粪杆菌）和葡萄干（瘤胃球菌、普氏栖粪杆菌F. prausnitzii）。
• 李子、葡萄干和苹果纤维分离物能增加人类粪便的重量，而猕猴桃则能增加小肠和粪便的含水量。
• 苹果纤维分离物、猕猴桃、无花果酱和柑橘提取物能缩短肠道传输时间。

关于水果中的成分，离不开以下几大成分。

▌ 膳食纤维

水果是膳食纤维的极好来源。

纤维是什么？

纤维是指三个或三个以上单体单元的聚合物碳水化合物加上木质素在小肠中不被消化或吸收的总和。纤维不是一个分子，而是一系列在溶解度、粘度和发酵性方面不同的分子。

纤维会增加粪便体积和生物量

不可发酵纤维完好无损地到达下消化道，而粘性纤维具有较高的水结合能力，因此，这两种纤维都能有效地增加粪便体积。

粪便体积的增加进一步导致管腔扩张并触发蠕动。可发酵纤维增加肠道微生物群的丰度，从而增加粪便生物量，并增加短链脂肪酸的产生。

纤维使粪便变软

这导致结肠渗透负荷增加，从而增加粪便的含水量，从而导致粪便变软。研究发现，各种高纤维食物可以缩短整个肠道的转运时间。

▌ 山梨糖醇

山梨醇是一种在植物中发现的糖醇。山梨醇在小肠内不被消化或吸收，并且能够在其分子中保持水分，从而导致肠腔中水分的增加，从而软化粪便，从而缓解排便。

在一项随机对照试验（RCT）中，与安慰剂相比，每天40克山梨醇持续6天会导致粪便水和粪便重量显著增加。此外，未被吸收的山梨醇到达结肠，在结肠中被肠道微生物群发酵，增加短链脂肪酸的产生，并可能改变微生物群。

虽然这一假设尚未在人类身上得到验证，但与低聚果糖和对照组相比，大鼠体内的山梨醇增加了粪便、结肠和盲肠乳酸杆菌AD102和粪便罗氏乳酸杆菌，并且结肠和盲肠样本中的丁酸含量高于对照组。

▌ （多）酚类

多酚是植物性食品和饮料中的一大类化合物，包括水果、蔬菜、谷物、茶、咖啡和葡萄酒。它们的结构由一个或多个与芳香烃基团结合的羟基组成。

只有一小部分低分子量（聚）酚在小肠中被吸收，而那些高分子量的酚到达结肠时不受影响，在结肠中它们可被肠道微生物群发酵，从而将较大的（聚）酚分解成较小的可吸收分子，可能对多种健康有益。

此外，现有证据表明，（多）酚有可能通过增加有益细菌（如双歧杆菌和乳酸杆菌）来积极改变肠道微生物群，或者通过抑制潜在致病菌的生长。虽然有人假设，由于其抗炎能力（多聚）酚类可能有助于治疗炎症性肠病或肠易激综合征，但目前没有足够的数据显示其对便秘的直接影响。

水果和水果制品中的纤维、山梨糖醇和（多）酚

纤维、山梨醇和（多）酚是介导水果对肠道微生物群、肠道运动和肠道功能影响的主要成分，因此可能影响便秘。

不同的水果含有不同数量的纤维、山梨醇和（多）酚类物质，而水果的加工过程可能对这些物质产生重大影响。例如，新鲜或干果、果肉或全果冰沙（用新鲜、纯水果制成的饮料）可能含有大量的纤维、山梨醇和（多）酚，而浓缩果汁或浓缩果汁可能含有山梨醇和（多）酚，但纤维很少。

丹心映日月，硕果迎金秋 | 菌群科研成果分享

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关于微生物的研究已成为研究热点之一，在生物医学、环境、动植物等各个领域都有它的应用。

与谷禾合作的客户研究成果都已逐步显现，目前已有上百篇文章发表在各个期刊，我们选了其中几篇文章分享给大家，文末有前沿科学家的写作经验供大家参考。

01肠道微生物群

肝纤维化

研究肠道微生物群与肝纤维化的关系，建立检测和分期肝纤维化的微生物群生物标志物。

将131只大鼠分为肝纤维化组（n=66）和对照组（n=65），其中肝纤维化（四氯化碳诱导4,6,8,12周）分为4个阶段，F1（n=15），F2（n=22），F3（n=11），F4（n=18），对其粪便样本进行16srRNA测序（V4区），在正常肝大鼠和肝纤维化大鼠之间发现了肠道微生物群的显著变化。

该研究证实了肠道微生物群是检测和分期肝纤维化的潜在生物标志物，具有较高的诊断准确率。

Nature|人类肠道细菌对治疗药物的生物累积

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生物累积（Bioaccumulation）是什么？

分解这个术语“生物累积”时，你会得到什么？accumulation ‘’积累’ 这个词意味着某种东西的积累，而前缀 bio- 意味着生命。把它放在一起，就是生物体内积累一些东西来定义生物累积。

那么生物物累积用于指生物体内化学物质的积累。这些物质没办法被代谢 ，便累积于生物体内，经由食物链中各阶层消费者的食性关系而累积，越高级消费者的体内其累积浓度越高的现象。

生物累积是如何发生的？

一种方法是让一定数量的化学物质进入生物体的速度快于生物体分解和使用它的速度。这意味着进入的比排出的多，导致化学物质在生物体内积累。

另一种主要方式是化学物质进入生物体，而生物体无法以某种方式将其分解或排泄。于是化学物质会继续积累，直到最终对生物体变得致命。

所有生物体面临的问题都是吸收和消除之间动态平衡的结果。生物蓄积发生的程度决定了所表现出的毒性作用。在某些情况下，保护机制免受沉积在特殊部位的某些不良物质的影响，以防止它们参与代谢反应。

本文的生物累积描述是用于评估药物及其有害代谢物的在肠道细菌内的积累。

治疗药物会对肠道微生物群产生强烈影响，反之亦然。潜在的药物-细菌相互作用可以通过生物转化降低微生物适应性或改变药物可用性。后者可以对药物活性和功效产生正面或负面影响。尽管洛伐他汀( lovastatin )和柳氮磺吡啶(sulfasalazine)等药物会被肠道细菌化学转化为活性形式，但细菌代谢可以使地高辛(digoxin)等药物失活，或者像伊立替康(irinotecan)一样引起毒性作用。为了进一步增加易感药物的多样性，最近报道，肠道细菌对一百多个分子进行了化学修饰。然而，这些相互作用的机制观点主要限于药物生物转化。

洛伐他汀（Lovastatin）
洛伐他汀（Lovastatin）可使胆固醇的合成减少，也使低密度脂蛋白受体合成增加，主要作用部位在肝脏，结果使血胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇水平降低，由此对动脉粥样硬化和冠心病的防治产生作用（来源：百度百科）。
柳氮磺吡啶（sulfasalazine）
柳氮磺吡啶（sulfasalazine）磺胺类抗菌药。属口服不易吸收的磺胺药，吸收部分在肠微生物作用下分解成5-氨基水杨酸和磺胺吡啶。5-氨基水杨酸与肠壁结缔组织络合后较长时间停留在肠壁组织中起到抗菌消炎和免疫抑制作用，如减少大肠埃希菌和梭状芽孢杆菌，同时抑制前列腺素的合成以及其他炎症介质白三烯的合成（来源：百度百科）。
地高辛（ digoxin）
地高辛是中效强心苷类药物，为白色结晶或结晶性粉末；无臭；味苦。在治疗时，对心脏的作用表现为正性肌力作用， 减慢心率，抑制心脏传导。适用于低输出量型充血性心力衰竭、心房颤动、心房扑动、阵发性室上性心动过速。

肠道中的细菌可以调节治疗药物的可用性和功效。然而，药物与细菌之间相互作用潜在机制是微生物对药物的化学转化或生物转化。

德国海德堡和英国剑桥科学家团队刚刚发在《Nature》上，成功研究了 25 种代表性肠道细菌菌株对 15 种结构不同的药物的消耗。揭示了 70 种细菌和药物相互作用，其中 29 种以前没有报道过。超过一半的新相互作用可归因于生物积累。

肠道细菌的这种生物累积可能是改变药物可用性和细菌代谢的常见机制，该机制会对个体微生物群组成、药代动力学、副作用和药物反应产生影响。

01 药物无代谢积累

为了更详细调查药物与细菌之间相互作用的系统图谱，科学家使用两种分析方法核磁共振（NMR）光谱和液相色谱-质谱联用（LC-MS）系统地分析了 15 种人类靶向药物和 25 种人类肠道细菌（长双歧杆菌、大肠杆菌和均匀拟杆菌的其他亚种或同种菌株之间的相互作用)。选择细菌种类以涵盖代表健康微生物群的广泛系统发育和代谢多样性。在药物方面，选择了 12 种口服小分子药物（分子量小于 500 Da），这些药物可以基于超高效液相色谱结合紫外检测（UPLC-UV）进行定量，以跨越不同的化学，适应症区域和副作用概况。

细菌-药物相互作用网络。左网络：肠道细菌对药物的生物转化或生物累积。右网络：至少在两个独立筛选中检测到的药物对肠道细菌生长的影响（Student’s t检验，α  = 0.05）。文中未提及的细菌全名如下：脆弱拟杆菌、普通拟杆菌、动物双歧杆菌亚种。乳杆菌BI-07, Coprococcus come ,梭菌,梭菌,副干酪乳杆菌, Ruminococcus gnavus。