膳食生物活性化合物与肠道菌群的互作机制：调控肥胖相关炎症及代谢功能障碍的新视角

这篇综述系统阐述了ω-3多不饱和脂肪酸（PUFAs）和多酚类物质通过调节肠道菌群（microbiota）及其代谢产物（如SCFAs）、改善线粒体功能（如激活AMPK/SIRT1/PGC-1α通路）和抑制炎症通路（NF-κB/MAPK），从而缓解肥胖相关代谢紊乱（如胰岛素抵抗）的作用机制，为开发靶向菌群-线粒体轴的营养干预策略提供理论依据。

　　

引言

肥胖作为全球健康危机，与慢性低度炎症和代谢紊乱（如2型糖尿病）密切相关。传统治疗手段存在局限性，而膳食生物活性化合物（如ω-3 PUFAs和植物化学物质）通过调节肠道菌群和线粒体功能，展现出改善代谢健康的潜力。

肥胖相关炎症

肥胖状态下，白色脂肪组织（WAT）中肥大脂肪细胞释放损伤相关分子模式（DAMPs），激活Toll样受体（TLR4/NF-κB通路），促进促炎因子（TNF-α、IL-6）分泌。内脏脂肪（VAT）的炎症反应尤为显著，导致胰岛素抵抗和系统性代谢异常。

肠道菌群的作用

肥胖个体的肠道菌群失调表现为厚壁菌门/拟杆菌门比例升高，阿克曼菌（Akkermansia）等有益菌减少。菌群代谢产物如脂多糖（LPS）通过破坏肠屏障进入循环，引发代谢性内毒素血症，加剧炎症。短链脂肪酸（SCFAs）则通过G蛋白偶联受体（GPR41/43）抑制组蛋白去乙酰化酶（HDACs），发挥抗炎作用。

线粒体功能障碍

肥胖者WAT中线粒体生物合成（PGC-1α/TFAM）和氧化磷酸化（OXPHOS）能力下降，活性氧（ROS）积累激活NLRP3炎症小体，进一步恶化代谢状态。线粒体功能紊乱还与脂联素分泌减少相关。

生物活性化合物的作用机制

ω-3 PUFAs：通过GPR120/βArr2抑制TLR4/NF-κB通路，增加脂联素分泌，并衍生为消退素（resolvins）促进炎症消退。其还能提升罗斯氏菌（Roseburia）等产SCFA菌丰度。

花青素：原型（如矢车菊素-3-葡萄糖苷，C3G）及代谢产物（原儿茶酸）抑制MAPK/ERK和NF-κB通路，上调超氧化物歧化酶（SOD）活性。动物实验中，紫薯花青素可增加双歧杆菌（Bifidobacterium）数量。

姜黄素：直接抑制NLRP3炎症小体组装，并通过重塑菌群（如增加乳球菌Lactococcus）减少内毒素产生。小鼠实验中，其剂量依赖性地促进WAT米色化（UCP1⁺）。

白藜芦醇：激活SIRT1/PGC-1α轴增强线粒体分裂（DRP1依赖），并通过菌群-胆汁酸（如脱氧胆酸）激活TGR5受体促进产热。临床数据显示其可降低C反应蛋白（CRP）。

槲皮素：在3T3-L1脂肪细胞中通过AMPK/PPAR-γ通路上调UCP1，同时抑制变形菌门（Proteobacteria）等有害菌，改善肠屏障紧密连接蛋白（occludin）。

菌群-线粒体轴的协同调控

上述化合物通过菌群代谢产物（如SCFAs、胆汁酸）间接调节线粒体功能。例如，姜黄素通过粪菌移植（FMT）证实其促米色化作用依赖菌群；槲皮素则通过非12α-羟基胆汁酸（如熊去氧胆酸，UDCA）激活TGR5。

总结与展望

尽管生物活性化合物在动物模型中效果显著，但人类研究仍需解决个体菌群差异对代谢的影响。未来需结合精准营养策略，探索菌群-线粒体互作在代谢疾病干预中的临床应用价值。