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Cell | 蔬果营养背后的隐形功臣——肠道菌群如何“解锁”植物小分子的抗炎功能

BioArt · 公众号 · 生物 · 2025-03-22 09:57

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撰文 | Qi

我们都知道多吃蔬菜水果有益健康，人类文化中数百年来对药用植物的使用也为植物对人类健康的影响提供了经验支持，但很少有人意识到这些蔬果中真正的宝藏成分如茶多酚、花青素等小分子物质（即糖苷）需要肠道菌群中的“钥匙”解锁才能释放活性成分（即苷元），进而启动抗氧化、抗炎等功效 【1-3】 ，且不同菌群的解锁对象和能力也天差地别。

近日，来自波士顿儿童医院的 Seth Rakoff-Nahoum 团队在 Cell 杂志上发表了文章 Functional diversification of dietary plant small molecules by the gut microbiome ，他们揭示了肠道微生物群，尤其是拟杆菌属（ Bacteroides ），如何通过特异性酶系统代谢饮食中的植物苯酚糖苷，释放具有不同生物学功能的苷元，强调了微生物群在植物药理活性发挥中的关键作用。

为了研究肠道微生物如何代谢酚类糖苷，该团队首先筛选了一系列代表性的肠道微生物菌株并测试它们对不同酚类糖苷的代谢能力。结果显示不同菌株对酚类糖苷的代谢能力存在显著差异，例如某些菌株能够广泛代谢多种酚类糖苷，而另一些菌株则只能代谢特定的糖苷。拟杆菌属是人类肠道中最为丰富的革兰氏阴性菌之一，它们在植物多糖的代谢中起着重要作用。该团队发现，拟杆菌属中的某些菌株具有专门的酶系统来代谢酚类糖苷，如 Bacteroides ovatus 能够通过单一的糖苷水解酶（GH16）代谢多种酚类糖苷和二糖，而 Bacteroides uniformis 则通过多个糖苷水解酶（GH3和GH16）的组合来代谢特定的酚类糖苷。

随后，该团队进一步研究了肠道微生物代谢酚类糖苷后释放的苷元的生物活性。他们发现，这些苷元具有多种生物功能，例如由虎杖苷（polydatin）释放的白藜芦醇（resveratrol），具有显著的抗菌活性，能够抑制艰难梭菌的生长，而水杨苷（salicin）释放的水杨醇（saligenin）能有效抑制LPS刺激下的TNF和IL-6等炎症因子的产生并调节肠道免疫稳态。

综上，这项工作揭示了肠道微生物如何通过代谢植物小分子来影响宿主健康，不仅为人们理解植物小分子与肠道微生物的相互作用提供了新的视角，并为开发基于植物小分子的新型疗法奠定了基础。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.01.045

制版人：十一

参考文献

1. Martens, E.C., Lowe, E.C., Chiang, H., Pudlo, N.A., Wu, M., McNulty, N.P., Abbott, D.W., Henrissat, B., Gilbert, H.J., Bolam, D.N., et al. (2011). Recognition and degradation of plant cell wall polysaccharides by two human gut symbionts. PLoS Biol. 9, e1001221. https://doi.org/ 10.1371/journal.pbio.1001221.

2. Luis, A.S., Briggs, J., Zhang, X., Farnell, B., Ndeh, D., Labourel, A., Basle´ , A., Cartmell, A., Terrapon, N., Stott, K., et al. (2018). Dietary pectic glycans are degraded by coordinated enzyme pathways in human colonic Bacteroides. Nat. Microbiol. 3, 210–219. https://doi.org/10.1038/ s41564-017-0079-1.

3. El Kaoutari, A., Armougom, F., Gordon, J.I., Raoult, D., and Henrissat, B. (2013). The abundance and variety of carbohydrate-active enzymes in the human gut microbiota. Nat. Rev. Microbiol. 11, 497–504. https:// doi.org/10.1038/nrmicro3050.

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