研究动态｜植物黄酮，肠道微生物与心血管代谢健康

撰文：孙亮博士

中国科学院上海营养与健康研究所副研究员，中国营养学会基础营养学分会秘书长，Nutrition & Metabolism杂志责任编辑。研究方向为应用多组学方法研究营养与代谢性疾病的风险关联和影响因素，建立代谢性疾病风险评估方案，并通过对心血管代谢高危个体进行营养干预，探讨不同膳食结构和营养因素的干预效力，以及遗传和非遗传因素对干预效能的影响。在国际糖尿病、内分泌和营养领域知名期刊如Diabetes Care、PLoS Med、Diabetologia、Am J Clin Nutr、J Clin Endocrinol Metab、J Nutr等发表SCI论文50余篇，获得国家专利3项。主持国家自然科学基金面上项目等多个科研项目，以及上海市“科技创新行动计划”科普专项项目。荣获2016年度“中国糖尿病十大研究-最具影响力研究奖”

随着膳食、生活方式的变迁，心血管代谢疾病如2型糖尿病、非酒精性脂肪肝和心血管疾病的患病率已呈现井喷式的增长，严重威胁到了全球约1/3成年人的代谢健康。肠道微生物被称为人体的“超级器官”和“第二大脑”，在膳食和宿主代谢健康之间起到了重要的桥梁作用。它们可以直接通过微生物-宿主交互作用或者间接通过产生的代谢物来影响人体健康。大量研究发现，许多心血管代谢疾病都与微生物失调有关。

近期，来自美国的研究团队在《Annual Review of Nutrition》上发表了综述性文章《Microbial Flavonoid Metabolism: A Cardiometabolic Disease Perspective》。文章从植物黄酮的微生物代谢物入手，探讨了它们对于肥胖、糖尿病、心血管疾病和非酒精性脂肪肝的保护作用，还分析了肠道微生物对于植物黄酮的分解代谢和健康作用的重要影响，从而为将来通过个性化营养膳食来预防心血管代谢疾病提供了思路。

图1  Lucas J. Osborn等人近日在《Annual Review of Nutrition》上发表了文章《Microbial Flavonoid Metabolism: A Cardiometabolic Disease Perspective》

植物黄酮——预防心血管代谢疾病的新思路

       植物黄酮是一类包含多酚类结构的植物次生代谢物，共分为六个亚类（黄烷酮，黄酮，异黄酮，黄烷-3-醇，黄酮醇，花青素）。植物黄酮大量存在于植物来源的食物和饮料中，如蔬菜、水果、茶、可可、红酒等，并被认为具有抗氧化、抗炎症、抗诱变和抗癌的功效，因而在营养食品、医药、美容产业获得了广泛的应用。黄酮在植物中往往是以糖基化或苷元杂环分子形态存在，生物利用度较低，在被人体摄入后，它们通过肠道微生物的分解代谢转变成为小分子的单酚酸。与植物黄酮本身相比，其微生物代谢物更容易被人体吸收，在血液中的丰度可以达到微摩尔级。有趣的是，植物黄酮的分解代谢存在巨大的个体差异，这与肠道微生物在其中发挥的作用密不可分，并且很有可能是未来个体化营养的一个切入点。

图2 肠道微生物将膳食黄酮分解为单酚酸

现有的流行病学研究发现膳食黄酮摄入量与心血管代谢疾病的发病风险之间存在着负相关关联，但是肠道微生物对于这些关联的贡献目前仍不清楚。而一系列以黄酮的微生物代谢物作为干预手段的动物模型研究，则为这些代谢物对于心血管代谢疾病的保护作用提供了机制假说。在肥胖的动物模型中，黄酮代谢物能够通过抑制肝脏脂肪生成和诱导脂肪组织的产热因子来改善高脂膳食诱导的肥胖症状。在2型糖尿病动物模型中，黄酮代谢物能够改善糖稳态和胰岛素抵抗，但相关分子机理仍不明确。在心血管疾病的动物模型中，黄酮代谢物能够改善收缩压、主动脉壁厚度和左心室肥大，还能够减少促动脉硬化的黏附分子VCAM-1和ICAM-1的表达，以及降低促炎症因子的水平。此外，肝脏脂肪变性的动物模型研究则提示，黄酮代谢物能通过改变肝脏脂质代谢来改善脂肪肝症状。但是，这些动物研究也存在一定的局限性，如往往只探讨单个黄酮代谢物的作用，因此不同黄酮代谢物间的协同或拮抗作用尚不明确。并且，动物研究中常通过膳食、饮水或者灌胃的方法直接给予这些黄酮的微生物代谢物进行干预，因而无法了解植物黄酮本身在上消化道的代谢情况及其对代谢健康的影响。此外，在以往的动物研究中还忽略了性别这一重要的影响因素。

图3 葡萄等浆果富含植物黄酮

未来，基于肠道微生物设计个性化营养膳食

通过提高膳食质量、改善膳食结构，对心血管代谢高风险人群进行精准有效的早期干预，是遏制心血管代谢疾病在全球流行的重要举措之一，也是相对安全和经济有效的方法。许多研究表明，膳食摄入是塑造肠道微生物结构与功能的重要因素。而后者也与膳食干预的效果高度相关，可以通过肠道微生物的测序数据，对于干预的应答者和非应答者进行区分，以便更有针对性地进行干预。

植物黄酮来源于膳食，必须通过肠道微生物代谢，并且与人体的心血管代谢健康息息相关，是研究膳食-微生物-宿主健康关系的极佳工具。目前，国际上已经有将肠道微生物结构应用于对餐后的血糖、血脂等宿主代谢指标的预测研究，并取得了一定的成果。但基于肠道微生物结构来预测、解析人体对特定膳食成分（如植物黄酮）的代谢情况及其健康效应，目前仍缺乏相关研究证据。相信通过未来更多的流行病学研究和机理研究，并结合微生物测序数据和血液或尿液代谢组学数据，将为通过个性化营养膳食来预防心血管代谢疾病提供更为精准和有效的科学证据。

参考文献

Osborn L J, et al. Microbial Flavonoid Metabolism: A Cardiometabolic Disease Perspective[J]. Annual Review of Nutrition, 2021, 41: 433-454.

DOI：10.1146/annurev-nutr-120420-030424

编辑、校对：Terrence