鞣花酸与尿石素对益生菌样细菌的代谢调控机制及益生元特性研究

为解决膳食多酚与肠道菌群互作机制不明的问题，香港理工大学团队通过体外培养组学与代谢组学技术，揭示了鞣花酸(EA)及其代谢产物尿石素(Uro)通过调控氨基酸代谢、能量稳态和氧化应激通路，选择性促进益生菌(如Bifidobacterium、Akkermansia)生长的分子机制，为开发靶向肠道菌群的营养干预策略提供新依据。

　　

肠道微生物与宿主的共生关系是近年来生命科学领域的研究热点。膳食多酚作为植物源性活性成分，其健康效益被认为与肠道菌群的互作密切相关。然而，多酚类物质如何调控特定细菌的代谢网络，尤其是分子层面的作用机制仍不明确。鞣花酸(Ellagic Acid, EA)作为石榴、坚果等植物中富含的多酚，其肠道菌群代谢产物尿石素(Urolithins, Uro)的生物利用度显著高于原型化合物，但EA/Uro如何影响益生菌样细菌的生理功能尚缺乏系统研究。

香港理工大学的研究团队在《Current Research in Microbial Sciences》发表论文，通过整合体外培养组学与代谢组学技术，首次阐明了EA/Uro通过调节氨基酸代谢、能量产生和氧化应激通路促进益生菌生长的分子机制。研究选用人源益生菌样细菌（包括常规益生菌Bifidobacterium infantis、Lacticaseibacillus rhamnosus GG和新一代益生菌Akkermansia muciniphila、Gordonibacter urolithinfaciens），采用qPCR定量菌群组成、GC-FID分析短链脂肪酸(SCFA)、UHPLC-QqQ-MS/MS靶向代谢组学和UPLC-TOF-MS非靶向代谢组学技术，系统评估了EA/Uro对细菌生长和代谢的影响。

研究结果显示，在体外发酵模型中，30 μM EA显著富集了Bifidobacterium（4.81倍）和Akkermansia菌群，同时促进LGG和B. infantis的生长。代谢分析发现G. uro对EA具有剂量依赖性摄取能力，其细胞内UroC积累量达60.9±6.7 nmol/g。通路富集分析揭示EA/Uro共同调控核黄素代谢（涉及FMN/FAD）以及丙氨酸-天冬氨酸-谷氨酸代谢通路。值得注意的是，首次发现A. muciniphila和LGG能将UroC甲基化为8,9-二甲基UroC，而G. uro可同时甲基化UroA和UroC。

在机制层面，EA通过三种方式发挥益生元效应：1）选择性促进益生菌增殖；2）上调SCFA（尤其是丙酸和异丁酸）产量；3）调节细菌能量代谢和氧化应激防御系统。研究还优化了革兰氏阳性菌细胞内代谢物提取方法，通过甲醇-氯仿-水三相分离有效降低膜脂干扰，显著提升代谢物覆盖度。

该研究的创新性在于首次从代谢网络层面解析了EA/Uro与益生菌的互作模式，为"多酚-菌群-宿主"三方对话提供了分子证据。发现的细菌甲基化修饰能力拓展了对尿石素结构多样性的认知，而优化的代谢组学方法为微生物代谢研究建立了技术范式。这些发现不仅深化了对膳食多酚益生元机制的理解，也为开发靶向肠道菌群的精准营养干预策略奠定了理论基础。未来研究可结合多组学技术和人工智能，进一步揭示多酚代谢菌群的功能冗余与宿主健康效应的因果关系。