黃酮醇的生物轉(zhuǎn)化和腸道微生物介導(dǎo)的生物活性

1 Introduction

膳食中的黃酮醇廣泛分布于蔬菜和水果中，尤其富含于洋蔥、蘋果、一些綠葉蔬菜和紅酒。黃酮醇的平均每日攝入量估計在20~40 mg之間，但在一些國家，如韓國、中國和波蘭，黃酮醇的日攝入量可能超過60 mg。黃酮醇是全世界黃酮類化合物中消耗量第三大的亞類，占黃酮類化合物總攝入量的7%~9%，僅次于黃烷醇 (>80%) 和黃烷酮 (8%~10%)。盡管攝入量很高，但與黃酮醇消耗相關(guān)的主要問題是其口服生物利用度低，主要原因是大部分黃酮醇不能以其完整形式被吸收，而是由腸道微生物群和哺乳動物 II 相酶介導(dǎo)的新陳代謝，這意味著一旦攝入，它們將經(jīng)歷密集的代謝過程，包括腸道中的去糖基化以釋放游離苷元，在腸道和肝臟中進(jìn)行II期反應(yīng)以形成葡萄糖醛酸化/硫酸化/甲基化綴合物，并與腸道微生物群相互作用以轉(zhuǎn)化為酚酸代謝物。

由于廣泛代謝作用的結(jié)果，黃酮醇攝入總量中只有不到5%可以直接穿透腸膜，然后原形吸收到門脈血中。例如，黃酮醇苷元如槲皮素，只以微量形式存在于血漿中，而主要作為II期糖醛酸/硫酸鹽偶聯(lián)物的形式存在。例如在尿液和糞便中，腸道菌群產(chǎn)生的酚酸是主要代謝產(chǎn)物，在大鼠中分別占槲皮素-4'-O-葡萄糖苷攝入量的9.4%和52%，而槲皮素及其糖苷則幾乎不存在或只以微量存在。盡管口服生物利用度較差，但黃酮醇無疑具有多種促進(jìn)健康的作用，例如免疫調(diào)節(jié)、神經(jīng)保護(hù)和抗代謝紊亂等。

因此，黃酮醇的低生物利用度/高生物活性悖論被提出。在這種情況下，食物攝入后體內(nèi)代謝對黃酮類化合物，包括黃酮醇的生物活性的調(diào)節(jié)作用受到了更多關(guān)注。對于II期代謝，已有幾篇綜述文章討論了黃酮類化合物的葡萄糖醛酸/硫酸鹽偶聯(lián)物以及它們的母體的生物活性。對于結(jié)腸微生物介導(dǎo)的轉(zhuǎn)化，新的證據(jù)表明它可能引發(fā)或增強(qiáng)母體黃酮醇的生物活性以及對人類健康的益處，這將是本綜述重點討論的問題。在一項健康志愿者進(jìn)行的研究中，顯示攝入的蘆丁中0.02-2.8%以II相偶聯(lián)物的形式在尿液中排泄，而腸道菌群產(chǎn)生的酚酸占到攝入量的22%，表明腸道微生物在人體內(nèi)蘆丁代謝中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。

在過去的二十年里，人們一直致力于揭示黃酮醇的代謝特征和腸道細(xì)菌介導(dǎo)的轉(zhuǎn)化，以及黃酮醇前體及其代謝物之間生物活性的潛在變化。在這個方向上，越來越多的證據(jù)表明，腸道細(xì)菌可能對黃酮醇的體內(nèi)生物活性和對人類健康的最終益處負(fù)責(zé)或起作用。例如，腸道微生物群被認(rèn)為是了解傳統(tǒng)中藥生物利用度的新領(lǐng)域。一些研究關(guān)注酚類物質(zhì)與腸道細(xì)菌之間的相互作用，重點是微生物群在酚類物質(zhì)新陳代謝中的關(guān)鍵作用。還研究了生物轉(zhuǎn)化如何影響柑橘類黃酮的生物活性。然而，腸道微生物群和黃酮醇之間的相互作用尚未得到很好的了解。因此，本綜述主要關(guān)注食物黃酮醇代謝物的代謝途徑和生物活性，以強(qiáng)調(diào)腸道微生物群對黃酮醇代謝和相關(guān)生物活性的潛在影響。

2 黃酮醇的膳食來源

黃酮醇的基本骨架是2-苯基-苯并-γ-吡喃酮，苯環(huán)A和B通過4-吡喃酮（環(huán)C）連接，主要常見膳食黃酮醇是槲皮素、山奈酚、異鼠李素和楊梅素。實驗列出了這四種黃酮在代表性植物中的含量。槲皮素是植物性食品中最常見的黃酮醇之一，在綠葉蔬菜、洋蔥、藍(lán)莓等含量很高，洋蔥中的含量為 39.21 mg/100 g。山奈酚最豐富的植物來源是菠菜、蒔蘿草，尤其是羽衣甘藍(lán)，其含量高達(dá)46.80 mg/100 g。與綠葉蔬菜相比，水果和飲料中的黃酮醇含量通常較少。異鼠李素和楊梅素相對較少，其含量比槲皮素和山奈酚低。黃酮醇的基本結(jié)構(gòu)是苷元。然而，大多數(shù)黃酮醇天然以O(shè)-糖苷形式存在，帶有一個糖單元，例如葡萄糖、半乳糖和鼠李糖，或兩個糖單元，例如蕓香糖（6-O-α-L吡喃鼠李糖基-β-D-吡喃葡萄糖）和新橙皮糖（2-O-α-L-吡喃鼠李糖基-β-D吡喃葡萄糖）。植物來源中報道的槲皮素和山奈酚的主要糖。糖基化最常發(fā)生在C-3位，但在某些情況下，如在洋蔥中，也有5-、7-、3′-、4′-和5′-O-糖苷的報道。盡管苷元的數(shù)量有限，但黃酮醇苷的種類繁多。例如，據(jù)報道，僅山奈酚就有200多種不同的糖綴合物。這一點則尤為重要，因為不同糖部分或不同位置的糖基化可能會導(dǎo)致不同的生物利用度、不同的代謝位點、不同的代謝產(chǎn)物，甚至黃酮醇在體內(nèi)的多種生物活性。

2.1 黃酮醇為例的槲皮素的體內(nèi)代謝和代謝物

攝入富含黃酮醇的食物或飲料后，嵌入基質(zhì)中的黃酮醇可進(jìn)入腸腔，并在體內(nèi)開始持續(xù)的動態(tài)代謝過程。雖然膳食黃酮醇的化學(xué)結(jié)構(gòu)多種多樣，但根據(jù)其分子結(jié)構(gòu)的不同，在消化過程中通常會產(chǎn)生有限的代謝活動，例如被哺乳動物水解酶和/或腸道微生物群脫糖生成糖苷衍生物，在腸細(xì)胞和/或肝臟中II相結(jié)合，以及被結(jié)腸細(xì)菌和/或哺乳動物酶環(huán)裂解生成酚酸。鑒于槲皮素是主要的代表性黃酮醇且研究最多，在此以槲皮素為例，了解黃酮醇在體內(nèi)的代謝途徑、代謝產(chǎn)物和生物利用率。

2.2 哺乳動物水解酶的去糖基化

大多數(shù)天然黃酮醇以單糖和/或多糖苷衍生物的形式被消耗。因此，黃酮醇苷的體內(nèi)代謝首先是在糖苷酶的催化下去除附著的糖分子。黃酮醇苷的去糖基化可在小腸、大腸或肝臟中進(jìn)行，具體取決于連接的糖殘基的位置和性質(zhì)。有些黃酮醇苷可在小腸中發(fā)生脫糖作用。例如，攝入含有槲皮素-3′,4′-O-二葡萄糖苷、槲皮素-4′-O-葡萄糖苷和異鼠李素-4′-O-葡萄糖苷的輕炒洋蔥后，共軛槲皮素和異鼠李素很快出現(xiàn)在人體血漿中，Tmax值小于1 h。相比之下，攝入槲皮素-3-O-蕓香糖苷后，槲皮素共軛物的Tmax為6-7 h。結(jié)果表明，槲皮素葡萄糖苷的代謝發(fā)生在上消化道，而蕓香苷類槲皮素的代謝主要發(fā)生在結(jié)腸。

小腸中發(fā)生的去糖基化反應(yīng)主要由兩種哺乳動物β-葡萄糖苷酶催化，即乳糖酶-根皮苷水解酶 (LPH) 和細(xì)胞膜廣泛特異性β-葡萄糖苷酶 (CBG)。LPH是一種跨膜蛋白，對一系列黃酮醇-O-β-D-葡萄糖苷具有廣泛的底物特異性。基于大鼠灌注模型的體內(nèi)研究發(fā)現(xiàn)，27.6%的槲皮素-3-O-葡萄糖苷在腸道通過期間被LPH水解。CBG 是一種細(xì)胞膜酶，在哺乳動物的小腸、肝臟和腎臟中含量豐富。在被CBG水解之前，黃酮醇葡萄糖苷必須被轉(zhuǎn)運到上皮細(xì)胞中，并且鈉依賴性葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白SGLT1被認(rèn)為參與了跨上皮轉(zhuǎn)運。槲皮素-4'-O-葡萄糖苷在CBG存在下迅速去糖基化，而槲皮素-3,4'-O二葡萄糖苷、山奈酚-3-O-葡萄糖苷和槲皮素-3-O蕓香苷保持不變。該證據(jù)支持具有底物選擇性的β-葡萄糖苷酶的水解作用。此外，據(jù)報道，小腸中的CBG能夠緩慢水解槲皮素-3-O葡萄糖苷，而肝臟中的CBG不能緩解。

作為去糖基化的代謝產(chǎn)物，苷元形式的黃酮醇由于其親脂性增加且接近細(xì)胞膜，可以通過被動擴(kuò)散進(jìn)入腸上皮細(xì)胞。使用Caco-2單層細(xì)胞作為腸上皮細(xì)胞模型，發(fā)現(xiàn)苷元槲皮素以游離和綴合苷元形式顯著進(jìn)入細(xì)胞，而槲皮素葡萄糖苷，包括槲皮素-4'-O-葡萄糖苷，都沒有進(jìn)入細(xì)胞。槲皮素-3-O-葡萄糖苷和槲皮素-3,4'-O-二葡萄糖苷從頂端側(cè)被有效吸收。不過，并非所有的黃烷醇苷元都能在小腸中被直接吸收，因為大量的黃烷醇苷元隨后會到達(dá)結(jié)腸，并被微生物群處理。

2.3 哺乳動物第二階段酶的代謝

黃酮醇苷元被攝入腸上皮細(xì)胞后，可局部受到尿苷5'-二磷酸葡萄糖醛酸轉(zhuǎn)移酶(UGT)和磺基轉(zhuǎn)移酶(SULT)等II相酶的作用，從而在腸道中獲得葡萄糖醛酸化和/或硫酸化代謝物。在肝臟解毒過程之前，腸道在黃酮醇的代謝和結(jié)合中起主導(dǎo)作用。例如，在攝入富含槲皮素葡萄糖苷的洋蔥后僅30 min內(nèi)，血漿中就檢測到了兩種主要的II相結(jié)合物：槲皮素-3'-硫酸鹽和槲皮素-3-O-葡萄糖醛酸化物，這表明槲皮素在腸上皮細(xì)胞中發(fā)生磺酸化和葡糖醛酸化的高效結(jié)合過程。異鼠李素-3-O-葡萄糖醛酸，源自槲皮素-3-O-葡萄糖醛酸的3'-O甲基化，可能發(fā)生在肝臟中，也被發(fā)現(xiàn)是血漿中槲皮素糖苷的主要II期代謝物。另外，槲皮素葡糖苷在血漿中的主要第二期代謝物也包括槲皮素-3-O-葡糖醛酸酯，這是由槲皮素-3-O-葡糖醛酸酯的3'-O甲基化在肝臟中可能發(fā)生的代謝產(chǎn)物。此外，在給予槲皮素葡糖苷后，還在人體血漿中檢測到槲皮素-3'-O-葡糖醛酸酯、槲皮素-4'-O-葡糖醛酸酯和異槲皮素-4'-O-葡糖醛酸酯，以及兩種部分鑒定的代謝產(chǎn)物，即槲皮素-O-葡糖醛酸-磺酸和槲皮素-O-二葡糖醛酸酯。在尿液中，槲皮素葡糖苷的主要第二期代謝產(chǎn)物包括槲皮素-4'-O-葡糖醛酸酯、槲皮素-3'-O-葡糖醛酸酯、槲皮素-3-O-葡糖醛酸酯和異槲皮素-3-O-葡糖醛酸酯，而較少量的代謝產(chǎn)物包括槲皮素-3'-磺酸和異槲皮素-4'-O-葡糖醛酸酯，以及幾種槲皮素-O-葡糖醛酸-磺酸、槲皮素-O-二葡糖醛酸酯、異槲皮素-O-二葡糖醛酸酯和槲皮素-O-葡糖苷-葡糖醛酸酯等代謝產(chǎn)物。

肝臟是第二階段代謝的另一個重要部位。腸道結(jié)合后，吸收的黃酮醇被輸送到門靜脈，然后到達(dá)肝臟，在那里發(fā)生補(bǔ)充結(jié)合，包括分別通過UGT、SULT和兒茶酚-O-甲基轉(zhuǎn)移酶 (COMT) 進(jìn)行葡萄糖醛酸化、硫酸化和/或甲基化。作為血漿中槲皮素葡萄糖苷的兩種主要II相代謝物，異鼠李素-3-O-葡萄糖醛酸苷被發(fā)現(xiàn)比槲皮素-3-O-葡萄糖苷酸表現(xiàn)出更長的 Tmax（5.4 ± 0.2 h與 4.7 ± 0.3 h），這表明槲皮素-3-O-葡萄糖醛酸苷在肝臟中進(jìn)行了吸收后3′-O甲基化。甲基化會降低分子的親水性，隨后的葡萄糖醛酸化和硫酸化通常是有效排出體外所必需的。盡管肝臟中的I相代謝是許多外源物質(zhì)的常見代謝反應(yīng)，但黃酮醇的I相代謝物幾乎不存在于血漿、尿液或糞便中，這可能是由于腸上皮細(xì)胞中潛在的I相底物的迅速結(jié)合所致。黃酮醇及其肝臟中的代謝物隨后進(jìn)入體循環(huán)，或者分泌到膽汁中返回腸腔，進(jìn)而可能發(fā)生再吸收和腸肝循環(huán)。

2.4 通過腸道微生物群進(jìn)行生物轉(zhuǎn)化

上消化道未吸收的黃酮醇及其代謝物（可能包括未水解的糖苷、未吸收的苷元和和從腸細(xì)胞泵出的共軛物）將依次進(jìn)入大腸，從而被局部微生物群分解。腸道細(xì)菌介導(dǎo)的黃酮醇生物轉(zhuǎn)化發(fā)生在常規(guī)程序，即初始水解釋放苷元，然后C6?C3?C6骨架環(huán)裂解產(chǎn)生一系列小酚類分解代謝物。

人體中某些類型的黃酮醇糖苷的去糖基代謝完全依賴于宿主腸道微生物群，例如蕓香苷黃酮醇，因為人體中不存在蕓香苷酶。槲皮素-3-O-蘆丁苷（蘆丁）的平行喂養(yǎng)研究證明了這一點，該研究在健康志愿者和回腸造口術(shù)患者之間進(jìn)行，旨在評估小腸和大腸對蘆丁吸收和代謝的相對貢獻(xiàn)。健康受試者血漿中檢測到的II期結(jié)合物的Tmax延長至攝入蘆丁后約5 h，比服用槲皮素葡萄糖苷的Tmax長4 h。蘆丁的吸收后意味著吸收發(fā)生在下腸而不是小腸。然而，在回腸造口術(shù)患者的血漿或尿液中未檢測到或僅檢測到微量代謝物，這表明結(jié)腸細(xì)菌在蕓香苷代謝中發(fā)揮重要作用。

多種細(xì)菌已被鑒定與黃酮醇的腸道生物轉(zhuǎn)化有關(guān)。例如，能夠從黃酮醇糖苷中去除糖部分的細(xì)菌種類分布在雙歧桿菌科（5個雙歧桿菌屬）、擬桿菌科（3個擬桿菌屬）、腸球菌科（兩個腸球菌屬）和真桿菌科（真桿菌屬之一）。就黃酮醇C環(huán)的裂解能力而言，厚壁菌門是人類腸道微生物群的優(yōu)勢門，其中包括瘤胃桿菌（Eubacterium ramulus）、糖化芽孢桿菌（Bacillus glycinifermentans）和黃腐菌（Flavonifractor plautii）。值得注意的是，F(xiàn)lavonifractor plautii（oribscindens梭狀芽孢桿菌）是參與將黃酮醇分解為酚酸的研究最多的菌株。1991年，F(xiàn). plautii已被證實能夠?qū)㈤纹に剞D(zhuǎn)化為 3,4-DHPAA，并可能轉(zhuǎn)化為間苯三酚。不過，最近的一項研究取得了重大突破，該研究發(fā)現(xiàn)肥胖小鼠血漿中4-HPAA水平的增加與富含黃酮醇的接骨木提取物中所含的山奈酚的體內(nèi)代謝有關(guān)。此外，F(xiàn). plautii的山奈酚轉(zhuǎn)化能力通過體外糞便培養(yǎng)和無菌小鼠的體內(nèi)定植。Eubacterium ramulus wK1也被證明可在無饑餓感大鼠模型中體內(nèi)分解槲皮素。此外，只有一小部分腸道微生物群可以在體外培養(yǎng)，因此很難研究大多數(shù)不可培養(yǎng)的腸道共生菌的黃酮醇代謝潛力。因此有必要采用新技術(shù)以進(jìn)一步鑒定和描述參與黃酮醇生物轉(zhuǎn)化的腸道細(xì)菌和細(xì)菌酶。

2.5 生物利用度

在消化道的連續(xù)通過過程中，黃酮醇可以與其代謝物一起被吸收到門靜脈血液中，這些代謝物可能包括苷元、酚酸和相關(guān)的芳香族分解代謝物以及硫酸化/葡萄糖醛酸化共軛物。然后，門靜脈血液將這些代謝物帶到肝臟，在那里進(jìn)行進(jìn)一步的II相反應(yīng)。隨后，黃酮醇以及肝臟的代謝產(chǎn)物進(jìn)入全身血液，分布到有機(jī)組織和器官，最終通過腎臟從尿液中排出。同時，黃酮醇和相關(guān)代謝物難以被門靜脈血吸收，并且部分通過膽汁中的腸肝轉(zhuǎn)運再循環(huán)回腸腔，并通過糞便排出。一般來說，黃酮醇的水溶性低，膜滲透性有限，并且在體內(nèi)進(jìn)行廣泛的代謝，導(dǎo)致口服生物利用度普遍較差。通過采用放射性示蹤方法，對大鼠體內(nèi)槲皮素-4'-O-葡萄糖苷的代謝物進(jìn)行定量分析。攝入后6-12 h，尿液中放射性標(biāo)記的代謝物累積了攝入量的52%，其包括3-HPAA、HA和少量BA，而糞便中檢測到3-HPAA和少量HA，占攝入量的9.4%。至于蘆丁，健康志愿者中有 0.02%~2.8%的攝入量以II相結(jié)合物的形式出現(xiàn)在尿液中，而更大比例（約 22%的攝入量）被腸道菌群降解為酚酸。在絕大多數(shù)喂養(yǎng)研究中，血液、尿液或糞便中都沒有或僅有微量的槲皮素和蘆丁。然而，一個例外是在16名健康志愿者中進(jìn)行的雙盲、飲食控制研究。該試驗檢測到口服100 mg蘆丁后 4、6、8 和12 h，游離槲皮素苷元分別占血漿中總槲皮素的(37.7 ± 18.6)%、(14.6 ± 11.4)%、(10.1± 12.9)%和(10.7 ± 12.6)%，明顯高于微量。然而，血液中未檢測到蘆丁。

事實上，黃酮醇的生物利用度在個體之間可能存在差異，甚至差異很大，這在一定程度上可以歸因于腸道微生物群、飲食史以及宿主遺傳多態(tài)性的變化。在這種情況下，有必要提出一個問題：黃酮醇吸收率高的人是否也會表現(xiàn)出更大的生物反應(yīng)并進(jìn)一步從其生物活性中受益更多？

隨著腸道微生物群的參與，這個問題變得更加復(fù)雜，因為越來越多的證據(jù)表明，結(jié)腸中微生物群落介導(dǎo)的轉(zhuǎn)化比小腸中發(fā)生的代謝具有更大的個體差異。要解決這些懸而未決的問題，還需要進(jìn)一步的研究。

3 腸道微生物群衍生代謝物的生物活性

微生物群是體內(nèi)黃酮醇生物活性的驅(qū)動因素嗎？自20世紀(jì)40年代以來，人們在評估膳食黃酮醇的生物活性方面做出了大量努力。然而，這些研究中有許多是在體外使用超生理劑量的母體黃酮醇（例如蘆丁和槲皮素）進(jìn)行的，忽略了它們的體內(nèi)代謝以及由此產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物，因此缺乏生理意義。隨著對黃酮醇體內(nèi)代謝活動和生物利用度的了解不斷加深，研究人員開始關(guān)注代謝物的生物活性，特別是本世紀(jì)初從腸道微生物群中提取的代謝物。值得注意的是，最近一些關(guān)于黃酮醇生物活性評價的研究開始研究黃酮醇前體的活性是否是由其體內(nèi)代謝賦予的。在此，總結(jié)了直接研究黃酮醇選定代謝物的生物活性和微生物介導(dǎo)的母體黃酮醇分解代謝驅(qū)動的生物活性。

3.1 抗氧化活性

比較了黃酮醇前體及其酚酸代謝物的體外抗氧化活性。這項工作大部分集中在槲皮素和蘆丁上。結(jié)果顯示，3,4-DHPAA、3,4-DHT、HVA、PCA等代謝物的自由基清除能力顯著，甚至可與槲皮素、蘆丁相媲美，而3-HPAA、4-HPAA、HA的自由基清除能力較弱。采用結(jié)構(gòu)-活性關(guān)系來解釋結(jié)果，即與羥基化酚環(huán)和親核區(qū)域相關(guān)的自由基清除活性。隨后的細(xì)胞測定表明，其中一些代謝物可以減少脂質(zhì)過氧化，但方式不同。例如，3,4-DHT抑制肝細(xì)胞膽固醇生物合成，而 3,4-DHPAA則增強(qiáng)總谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶活性。

間苯三酚是腸道微生物C環(huán)裂解產(chǎn)生的黃酮醇的典型分解代謝物，已被證明可以預(yù)防輻射引起的氧化損傷并發(fā)揮輻射防護(hù)作用。間苯三酚預(yù)處理對小鼠全身電離輻射誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激和死亡具有顯著的保護(hù)作用，并且該作用以劑量依賴性方式呈現(xiàn)。間苯三酚的輻射防護(hù)特性與其清除細(xì)胞內(nèi)活性氧（ROS）和減輕氧化損傷有關(guān)。ROS水平降低抑制了MKK4/SEK1-JNK-AP-1（絲裂原激活蛋白激酶激酶4、c-Jun NH2末端激酶和激活蛋白1）信號通路，并進(jìn)一步減少了輻射引起的細(xì)胞凋亡。此外，間苯三酚清除ROS可以最大限度地減少對脂質(zhì)、DNA和蛋白質(zhì)等細(xì)胞大分子的損傷，并保護(hù)細(xì)胞免受

3.2 抗炎作用

在用脂多糖刺激的小鼠巨噬細(xì)胞建立的炎癥模型中，3,4-DHT可以抑制一氧化氮 (NO)、誘導(dǎo)型一氧化氮合酶 (iNOS) 和環(huán)氧合酶 2 (COX-2) 的產(chǎn)生并減少了促炎細(xì)胞因子的生成，主要是腫瘤壞死因子(TNF)-α，次要是白細(xì)胞介素(IL)-1β 和 IL-6. 核因子卡巴 B（NF-κB）信號的下調(diào)被認(rèn)為參與了 3,4-DHT 的抗炎作用。在研究的其他黃酮醇細(xì)菌代謝物中也觀察到了同樣的效果，包括氯葡萄糖醇、3-HPAA、3,4-DHPAA 和 3,4-DHPPA，它們通過類似的作用機(jī)制發(fā)揮抗炎作用。

從黃酮醇代謝物中篩選具有高度抗炎活性的潛在候選物的有效策略，步驟如下。首先，以IL-1β刺激的CCD-18結(jié)腸成纖維細(xì)胞作為炎癥模型，根據(jù)抑制前列腺素E2 (PGE2)產(chǎn)生的能力，初步篩選了一系列黃酮醇代謝物，以確定其對體外對炎癥反應(yīng)具有顯著抑制作用。結(jié)果，從18種微生物衍生的酚酸中選出了兩種黃酮醇分解代謝物，即3,4-DHPPA和3,4-DHPAA，以及氫阿魏酸（其他多酚的代謝產(chǎn)物）。然后對這三種代謝物在嚙齒類動物中進(jìn)行測試，結(jié)果顯示，給予氫阿魏酸、3,4-DHPPA和3,4-DHPAA后，大鼠的蠕動率分別降低了27%、35%和40%。在爪壓試驗中，所有代謝物都能提高大鼠對卡拉膠誘導(dǎo)的痛覺減退的耐受性。最后，3,4-DHPPA被選作進(jìn)一步評估其在右旋糖酐硫酸鈉（DSS）誘導(dǎo)的大鼠結(jié)腸炎模型中的抗炎作用。結(jié)果顯示，口服3,4-DHPPA（50 mg/kg體重）顯著降低炎癥介質(zhì)IL-1β、IL-8和TNF-α的表達(dá)，改善遠(yuǎn)端結(jié)腸的脂質(zhì)過氧化和DNA損傷。攝入50 mg/kg 3,4-DHPPA后，大鼠糞便中3,4-DHPPA的含量與受試者不加限制飲食時人類糞便中發(fā)現(xiàn)的3,4-DHPPA含量 (5.2 μmol/L) 相似。這項研究表明，3,4-DHPPA能夠在體內(nèi)發(fā)揮抗炎作用。根據(jù)這些結(jié)果，我們假設(shè)含有大量3,4-DHPPA 前體（黃酮醇、原花青素等）的食物（例如洋蔥、蘋果和紅酒等）可能會抑制人類的炎癥反應(yīng)。然而，目前可用的證據(jù)無法證明這一假設(shè)，因為幾個關(guān)鍵問題仍不清楚。例如，當(dāng)3,4-DHPPA作為食物攝入而不是直接施用時，是否觀察到其抗炎活性。如果是，如何確定3,4-DHPPA具有抗炎作用，因為一旦攝入富含3,4-DHPPA前體的食物，就會產(chǎn)生多種代謝物。

3.3 血糖調(diào)節(jié)的潛力

據(jù)報道，黃酮醇的幾種酚酸分解代謝物能夠調(diào)節(jié)細(xì)胞和動物模型中的葡萄糖代謝。在胰腺β細(xì)胞中，3,4-DHPAA可以保護(hù)細(xì)胞免受膽固醇刺激的胰島素分泌受損的影響。3,4-DHPAA的β細(xì)胞保護(hù)作用與其抗氧化作用有關(guān)，包括抑制細(xì)胞和線粒體ROS、減少脂質(zhì)過氧化、增加抗氧化酶活性以及激活核因子紅細(xì)胞2相關(guān)因子2 (Nrf2)信號。這一觀察結(jié)果與另一項研究一致，該研究報道HA和HVA改善葡萄糖刺激的胰島素分泌并保持β細(xì)胞功能。在骨骼肌細(xì)胞中，HA可模擬葡萄糖氧化并保護(hù)線粒體功能免受氧化損傷。在鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的高血糖大鼠體內(nèi)，用3,4-DHT預(yù)處理可有效降低血糖并防止β細(xì)胞凋亡。此外，黃酮醇代謝物，特別是含有鄰二羥基的代謝物，如3,4-DHT和3,4-DHPAA，是高級糖化終產(chǎn)物的潛在抑制劑。而高級糖化終產(chǎn)物是與許多慢性疾病（包括糖尿病及其并發(fā)癥）的發(fā)生有關(guān)的生物標(biāo)志物。一般來說，關(guān)于細(xì)菌衍生的黃酮醇代謝物的降血糖作用的現(xiàn)有數(shù)據(jù)不足。需要進(jìn)一步研究以確定黃酮醇代謝物在體內(nèi)血糖調(diào)節(jié)中的作用并揭示潛在的作用機(jī)制。

3.4 血管內(nèi)皮保護(hù)和抗高血壓

盡管有大量證據(jù)闡明長期食用富含黃酮醇的食物與改善血管功能之間存在關(guān)系，但攝入黃酮醇后，腸道細(xì)菌代謝物對這種有益血管效應(yīng)的貢獻(xiàn)仍不清楚。進(jìn)行了一項隨機(jī)、對照、雙盲、交叉干預(yù)人體試驗，以確認(rèn)飲食干預(yù)對內(nèi)皮功能的益處，特別是通過評估循環(huán)代謝物來評估潛在的作用機(jī)制。食用富含多酚的藍(lán)莓飲料（包括槲皮素）后，受試者的血管功能顯著改善，其特征是血流介導(dǎo)的擴(kuò)張增加，且與攝入量和時間有關(guān)。代謝物分析確定了血漿中總共有多酚酸代謝物，這與監(jiān)測期間血流介導(dǎo)的擴(kuò)張的增加一致。這些益處似乎在機(jī)制上與循環(huán)酚酸代謝物的作用及其對中性粒細(xì)胞NADPH氧化酶活性的抑制作用相關(guān)。此外，3-HPPA（槲皮素的微生物代謝物）可抑制單核細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞的粘附（動脈粥樣硬化的最早特征之一），并保護(hù)血管功能。研究表明，3-HPPA對NF-κB通路的抑制參與了對人主動脈內(nèi)皮細(xì)胞中細(xì)胞粘附分子E選擇素表達(dá)的下調(diào)。

3.5 預(yù)防肥胖引起的脂肪肝

脂肪肝的特點是肝臟內(nèi)脂肪堆積過多。肥胖被認(rèn)為是導(dǎo)致非酒精性脂肪肝（NAFLD）最重要的危險因素。最近，3,4-DHT被證明能夠延緩NAFLD的進(jìn)展。在ob/ob小鼠中，3,4-DHT給藥顯著改善了NAFLD相關(guān)的致病特征，包括體重、肝臟質(zhì)量、脂肪量、肝脂質(zhì)積累、生化血液指標(biāo)和肝臟中的脂肪生成基因表達(dá)。機(jī)制研究表明，3,4-DHT的抗NAFLD作用部分歸因于其抑制 p300 組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶 (HAT) 的活性，因為 HAT 介導(dǎo)的組蛋白尾部賴氨酸殘基乙酰化與脂肪生成相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄激活有關(guān)。在體外，25 μM劑量的3,4-DHT可抑制80%以上的HAT活性，明顯強(qiáng)于3,4-DHPAA、HAV和蘆丁。在HepG2細(xì)胞中，3,4-DHT劑量依賴性地消除p300?組蛋白結(jié)合，誘導(dǎo)組蛋白亞基低乙酰化，最終導(dǎo)致脂肪生成基因下調(diào)并減輕脂質(zhì)積累。藥物親和力響應(yīng)靶點穩(wěn)定性分析結(jié)合對接模擬表明，3,4-DHT直接與p300 HAT的溴二聚體結(jié)合。

4 Conclusion

在過去的幾十年里，黃酮醇代謝物的定性和定量分析以及生物活性評價的研究日益增多，因為黃酮醇代謝物一旦被攝入，就會在腸腔內(nèi)的微生物群的介導(dǎo)下，在腸上皮細(xì)胞和腸細(xì)胞中的II相酶的作用下進(jìn)行廣泛的生物轉(zhuǎn)化。由于廣泛的代謝轉(zhuǎn)化，黃酮醇以其游離苷元形式存在于血液循環(huán)中，表現(xiàn)出普遍較低的生物利用度。相比之下，黃酮醇代謝物，特別是腸道微生物群衍生的酚酸，可能達(dá)到與生物活性分子相匹配的血液濃度，并發(fā)揮多種健康促進(jìn)作用，例如抗氧化、抗炎和抗CMD作用。這提出了一個有趣的前景：天然黃酮醇的生物利用度可能并不像以前認(rèn)為的那樣是生物活性的限制因素。這一概念似乎挑戰(zhàn)了生物活性化合物的傳統(tǒng)概念，生物活性化合物被定義為能夠被吸收并直接作用于目標(biāo)的生物分子。然而，正如在第4節(jié)中討論的那樣，這一概念目前正在通過越來越多的新研究得到證實，并得到更多研究人員的認(rèn)可。越來越多的證據(jù)表明，體內(nèi)代謝產(chǎn)生的生物活性酚酸，特別是腸道微生物介導(dǎo)的轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的生物活性酚酸具有多種促進(jìn)健康的作用。這可以合理解釋黃酮醇和其他類黃酮的低生物利用率和有益健康活性之間的矛盾。

因此，在不久的將來，有必要獲得更多的數(shù)據(jù)，特別是人體研究數(shù)據(jù)，以了解藥代動力學(xué)和藥效學(xué)的詳細(xì)情況、黃酮醇攝入的生物活性、代謝物及其母體對應(yīng)物與專用細(xì)菌或不與專用細(xì)菌進(jìn)行的針對性比較，以及明確的代謝途徑，從而確定最終的生物效應(yīng)和腸道微生物群的作用，并進(jìn)一步闡明膳食黃酮醇和其他植物化學(xué)物質(zhì)的生物利用度和生物活性之間的關(guān)系。