基于新型体外模型MiGut探究全植物提取物对人类结肠微生物组的益生元效应及其健康意义

本研究针对全植物提取物（PBEs）对肠道菌群的长期特异性影响研究不足的问题，通过结合INFOGEST体外消化模型与新型结肠模拟系统MiGut，探究了石榴（Pomanox?）、柠檬（Wellemon?）和洋蓟（Cynamed?）三种水基提取物对微生物组的调节作用。结果表明PBEs可选择性促进有益菌（如Bifidobacterium spp.）增殖并抑制潜在致病菌，形成独特的菌群结构，为开发靶向微生态调节剂和促进可持续饮食策略提供了科学依据。

　　

随着人们对肠道微生物组（gut microbiome）在人类健康中重要作用的认识不断深入，益生元（prebiotics）作为调节肠道菌群的有效手段受到广泛关注。植物基提取物（Plant-Based Extracts, PBEs）富含多酚（polyphenols）和膳食纤维等生物活性成分，被认为具有潜在的益生元效应。然而，现有研究多集中于单一化合物或短期效应，对于全食物提取物（whole food extracts）的长期特异性影响以及其在复杂结肠环境中的作用机制仍缺乏深入探索。此外，传统体外模型难以模拟人体消化和结肠发酵的全过程，限制了研究的准确性和应用价值。

为解决这些问题，来自英国利兹大学（University of Leeds）的Y. Al-Dujaili、W. Davis Birch等研究人员开展了一项创新性研究，利用新型体外模型MiGut结合标准化消化协议，系统评估了三种商业PBEs——石榴提取物（Pomanox?）、柠檬提取物（Wellemon?）和洋蓟提取物（Cynamed?）——对人类结肠微生物组的调节作用。该研究发表于《Proceedings of the Nutrition Society》，为开发靶向微生态干预策略和可持续饮食方案提供了重要科学依据。

研究人员采用INFOGEST体外批量消化协议模拟人体从口腔到小肠的消化过程，并将消化后的产物用于补充MiGut模型——一种能够模拟人类结肠不同区域（近端和远端）的体外系统。研究使用8个MiGut模型，包括每个PBE的两个重复和两个阴性对照（未补充提取物），所有模型均使用同一人类供体的微生物样本以确保可比性和可靠性。在经过两周平衡期后，模型每天补充制造商推荐剂量的体外消化PBE，持续两周，随后进行两周恢复期。样本每周收集三次，通过定量PCR（qPCR）和16S rRNA测序等技术分析微生物组成和功能变化。

研究结果

选择性促进有益菌生长

通过定量PCR分析发现，三种PBEs均能在近端和远端结肠诱导显著的特异性菌群变化。与稳态期（处理前）相比，Wellemon?（柠檬提取物）和Cynamed?（洋蓟提取物）在近端和远端结肠均显著提高了双歧杆菌（Bifidobacterium spp.）的丰度（近端结肠log₂FC分别为5.28和5.26，远端结肠分别为2.9和4.1，p<0.05）。而Pomanox?（石榴提取物）是唯一在两个结肠区域均刺激肠杆菌科（Enterobacteriaceae）生长的提取物（近端log₂FC为2.8，远端为5.7）。此外，只有Wellemon?在近端结肠诱导普雷沃菌（Prevotella spp.）的显著增加（log₂FC为5.7，p<0.05）。

抑制潜在有害菌

研究还发现，Pomanox?和Cynamed?处理后在远端结肠显著降低了纤细梭菌（C. leptum）的丰度（log₂FC分别为-3.3和-2.4）。此外，所有三种PBEs补充后均提高了近端结肠的总真细菌（Eubacteria）计数（log₂FC范围1.8-3.7）。阴性对照组在稳态期后未发生显著变化，证明了MiGut平台的可靠性。

微生物群落结构重塑

16S rRNA测序结果证实了PBE依赖的微生物组改变。虽然微生物多样性未受影响，但每种PBE补充后均形成了独特且分离的细菌群落结构，表明在物种水平上发生了特异性调整。研究人员计划完成短链脂肪酸（SCFA）的全面数据分析，以进一步揭示功能变化。

研究结论与意义

本研究通过结合新型消化（INFOGEST）和微生物发酵（MiGut）模型，首次系统评估了全植物提取物对人类结肠微生物组的长期调节效应。结果表明，不同类型的PBEs具有 distinct 的益生元特性，能够选择性促进有益菌（如Bifidobacterium spp.）增殖，抑制潜在有害菌，并重塑微生物群落结构。这些发现不仅为开发靶向微生态调节剂提供了科学依据，还强调了全食物提取物在促进肠道健康方面的潜在价值。

此外，该研究对环境和可持续饮食策略也具有重要启示。PBEs的生产利用了大量废弃物含量高的全食物资源，有助于减少食品浪费并支持循环经济。未来，基于这些发现可以 formulate 新型补充剂，模拟特定饮食模式（如地中海饮食）的有益效应，为个性化营养和预防性健康管理提供新思路。

该研究发表于《Proceedings of the Nutrition Society》，展示了先进体外模型在营养学和微生物组研究中的应用潜力，为未来相关领域的深入探索奠定了方法学基础。