薯蓣皂苷—薯蓣皂苷元的代谢转化及其与肠道菌群的互作：最新进展

《Phytomedicine》：Metabolic Conversion of Dioscin-Diosgenin and Their Interactions with Gut Microbiota: Recent Advances

　　

摘要

背景

药食同源（HMF）植物是甾体皂苷的丰富来源，其中豆甾苷（dioscin）和薯蓣皂苷元（diosgenin）是最广泛分布且具有生物活性的化合物。尽管这些皂苷的口服生物利用度较低，但它们经过肠道微生物的广泛转化，生成具有增强亲脂性和药理潜力的可吸收代谢物。最近的研究表明，薯蓣皂苷元与肠道菌群之间的相互作用在调节代谢、免疫和神经内分泌功能方面发挥着关键作用。理解这一双向关系可能为开发新的靶向菌群的营养和治疗策略奠定基础。

目的

本综述旨在总结薯蓣皂苷元及其前体在生物转化、生物学功能及健康意义方面的当前研究进展。我们阐述了微生物代谢如何调节薯蓣皂苷元的活性，以及薯蓣皂苷元如何重塑肠道菌群的组成和功能以维持肠道稳态。

方法

通过四大电子数据库（PubMed、Web of Science、Embase和CNKI）进行了全面的文献检索，检索时间从建库至2026年1月。文献检索使用的关键词包括"薯蓣皂苷元"、"豆甾苷"、"甾体皂苷"、"肠道菌群"、"药食同源"、"β-葡萄糖苷酶"、"微生物转化"、"黏膜免疫"、"代谢与炎症疾病"和"肠-脑轴"。关键词之间使用AND/OR进行组合连接。化学结构数据和生物转化途径通过同行评审的权威来源和NIH、PubChem等权威数据库进行确认。

结果

证据表明，肠道微生物β-葡萄糖苷酶催化豆甾苷的去糖基化，生成亲脂性苷元薯蓣皂苷元，从而增强其膜渗透性和生物活性。薯蓣皂苷元可选择性富集有益菌群并促进关键微生物代谢物的产生，包括短链脂肪酸（SCFAs）和色氨酸衍生的吲哚类化合物。这些微生物代谢物在维持肠上皮完整性和黏膜免疫稳态中发挥关键作用，并通过激活关键宿主信号通路来调节调节性T细胞（Treg）平衡。涉及的主要受体包括G蛋白偶联受体（GPRs）、芳香烃受体（AHR）和过氧化物酶体增殖物激活受体（PPARs）。临床前研究强烈支持菌群-薯蓣皂苷元轴在缓解2型糖尿病、非酒精性脂肪肝、炎症性肠病、神经炎症和年龄相关性病理方面的治疗潜力。

结论

本综述强调了肠道菌群作为薯蓣皂苷元生物利用度和生物活性重要调节因子的作用，主要基于临床前证据。微生物组成和代谢能力的差异可能导致个体间对薯蓣皂苷元反应的差异。在此背景下，我们提出了"薯蓣皂苷元代谢型"的概念，作为一个概念框架来描述菌群依赖性的薯蓣皂苷元代谢差异，该概念可为未来菌群导向的营养和治疗策略提供参考。

引言

2型糖尿病、年龄相关性疾病和炎症性肠病等非传染性疾病在全球范围内的日益流行，凸显了需要整合代谢、免疫和微生物调节的治疗策略的必要性（Ward, 2025）。来自药食同源（HMF）资源的天然产物通过作用于相互关联的生物学通路提供多方面的益处（Xie等, 2023；Yang等, 2025）。在这些化合物中，来自薯蓣属植物的豆甾苷——一种典型的甾体皂苷——体现了药食同源来源化合物的药理学潜力（Li等, 2021；Sun等, 2025）。其系统性疗效关键依赖于肠道微生物的生物转化，该过程产生能够调节宿主代谢、免疫应答和肠道稳态的代谢物（Parama等, 2020；Pathak等, 2024；Wang等, 2022）。这种微生物介导的转化使豆甾苷成为阐明膳食-菌群-宿主相互作用和开发菌群导向营养策略的模型化合物（Chang等, 2024）。

豆甾苷、薯蓣皂苷元及其结构相关的甾体皂苷构成多种药食同源植物，尤其是薯蓣科植物的主要生物活性成分（Y. Cui等, 2023；Zhou等, 2022）。这些植物化学物质被广泛认为是传统药食中药理活性的关键贡献因素，其作用包括代谢调节、抗炎活性和黏膜免疫调节（Cai等, 2020；Semwal等, 2022）。在其天然糖基化形式中，这些皂苷表现出有限的胃肠道吸收和极低的系统性暴露。体内生物活化主要依赖于远端肠道中微生物的生物转化，其中β-葡萄糖苷酶及相关糖苷水解酶催化豆甾苷水解生成更具亲脂性的苷元薯蓣皂苷元。据报道，这种转化可增强膜渗透性并扩大生物活性范围（Li等, 2021）。

新兴研究表明，肠道菌群在膳食皂苷的代谢活化中发挥着关键作用，薯蓣来源的豆甾苷是其代表性实例（Manda等, 2013）。多个肠道菌群类群似乎协同参与将豆甾苷去糖基化为薯蓣皂苷元（Kida等, 1998），凸显了肠道微生物组在处理复杂膳食异生物质方面的整体代谢能力（He等, 2024；Wesener等, 2025）。相反，微生物来源的薯蓣皂苷元被发现与微生物群落结构的变化有关，包括富集与短链脂肪酸和色氨酸衍生吲哚类产生相关的菌属（X. Li等, 2024；Wang等, 2024）。这些代谢物变化激活宿主受体，包括G蛋白偶联受体（GPRs）、芳香烃受体（AHR）和过氧化物酶体增殖物激活受体（PPAR），从而增强上皮屏障功能、促进Treg分化以及重新平衡黏膜和系统性免疫应答（Coretti等, 2024；Cui等, 2026；Raju等, 2012；Yang等, 2013）。

总体而言，豆甾苷生物转化与微生物生态之间的双向相互作用为解释薯蓣皂苷元在代谢、神经退行性变和自身免疫疾病临床前模型中观察到的保护作用提供了合理的框架（Podolak等, 2010）。重要的是，微生物转化效率和宿主对薯蓣皂苷元反应的个体间差异已被大量记录。这种变异性提示，微生物酶活能力的差异——而非仅靠整体群落多样性——可能对薯蓣皂苷元的生物活化和下游生物学结局产生关键影响。

在其他植物来源的生物活性物质中，尤其是人参皂苷和多酚类化合物，已经描述了类似的模式，并引入了代谢型的概念来根据微生物转化能力和代谢物特征对个体进行分类（Kim, 2018；Tomás-Barberán等, 2014）。在这些系统中，不同的代谢型已被证明与治疗反应差异相关。基于这些已确立的先例，本文提出"薯蓣皂苷元代谢型"的概念，作为分析框架来描述个体间微生物产生薯蓣皂苷元能力的差异。尽管该概念尚未得到系统验证，但它凸显了一个重要的知识空白，并建立了概念框架以指导未来基于菌群的分层和个性化营养及治疗方法的开发。本综述讨论的整体概念框架如图形摘要所示。

方法

我们在PubMed、Web of Science、Embase和CNKI数据库中从建库起至2026年1月进行了全面的文献检索。检索词包括与"豆甾苷"、"薯蓣皂苷元"、"肠道菌群"、"生物转化"和"代谢相互作用"相关的关键词组合。为确保所审查证据的可靠性和科学严谨性，我们严格纳入了仅发表于索引期刊中的同行评审文章。初步来源如预印本、会议……

豆甾苷、苷元薯蓣皂苷元及其类似物的化学结构

豆甾苷是一种代表性的甾体皂苷，由与糖基偶联的甾体核组成（Biswas等, 2024），分子式为C??H??O??。其苷元薯蓣皂苷元（C??H??O?）具有特征性的四环甾体骨架，在C-22/C-26位带有螺缩酮环，这是螺甾烷醇型皂苷元的典型特征（Rodler等, 2025）。在结构上，豆甾苷由在C-3羟基位以三糖链糖基化的薯蓣皂苷元核心组成……

豆甾苷-薯蓣皂苷元恢复微生物稳态

肠道菌群是一个复杂的微生物动态生态系统。图3展示了参与皂苷元生物转化的代表性属和酶途径。越来越多的证据表明，豆甾苷和薯蓣皂苷元重塑肠道菌群的组成。豆甾苷可通过降低革兰氏阴性菌与革兰氏阳性菌比值（F/B ratio）并富集乳杆菌属和双歧杆菌属来改善细菌失调（Huang等, 2012），薯蓣皂苷元可减少肠道-代谢相关动物模型中变形菌门的扩张……

胆汁酸（BA）信号通路

肠道菌群对胆汁酸代谢施加关键影响，影响胆汁酸池的组成和信号传导潜力（Xu等, 2023）。肝脏合成的初级胆汁酸与牛磺酸或甘氨酸结合后分泌入肠。在那里，具有胆汁盐水解酶（BSH）活性的微生物类群——主要为乳杆菌属、双歧杆菌属、梭菌属和拟杆菌属——催化其去结合反应（Agolino等, 2024；Dong等, 2025）。随后，7α-脱羟基化……

豆甾苷和薯蓣皂苷元的治疗影响：药物-微生物组学的重新评估

尽管临床前研究已广泛记录了豆甾苷和薯蓣皂苷元在代谢和炎症疾病实验模型中的疗效，但这些发现向人类临床环境的转化仍然有限（Cai等, 2024；He等, 2022；Semwal等, 2022）。越来越多的证据表明，对甾体皂苷的治疗反应并非均匀一致的，而是由肠道菌群组成的个体间差异——特别是微生物……

当前局限性与转化差距

尽管支持豆甾苷和薯蓣皂苷元治疗潜力的临床前证据不断积累，但若干关键障碍限制了其向临床实践的转化。主要局限性在于母体糖苷（豆甾苷）与其苷元（薯蓣皂苷元）之间机制的不完整划分（Zhang等, 2023）。尽管它们在抗氧化和抗炎等生物活性方面存在重叠，但两者的药代动力学特征存在根本差异。豆甾苷表现出较差的……

结论与展望

越来越多的证据表明，豆甾苷及其苷元代谢物薯蓣皂苷元通过与肠道菌群之间动态的双向相互作用发挥系统性生物学效应。总体而言，现有数据支持一个连贯的"豆甾苷-菌群-薯蓣皂苷元-宿主"范式，在此范式中，肠道微生物作为代谢守门人，通过水解母体糖苷生成可生物利用的苷元。这种菌群依赖性转化使宿主关键信号网络的参与成为可能……

缩略语

HMF，药食同源；BSH，胆汁盐水解酶；SCFAs，短链脂肪酸；GPRs，G蛋白偶联受体；AHR，芳香烃受体；PPARs，过氧化物酶体增殖物激活受体；PPARγ，过氧化物酶体增殖物激活受体γ；Treg，调节性T细胞；P-gp，P-糖蛋白；LPS，脂多糖；TRP，色氨酸；IAA，吲哚-3-乙酸；IAld，吲哚-3-甲醛；ILA，吲哚-3-乳酸；IPA，吲哚-3-丙酸；TLR，Toll样受体；AMPK，腺苷酸活化蛋白激酶

基金资助

本研究得到国家自然科学基金（82570924, 81802504）、四川省科技计划项目（2025YFHZ0123）和四川省卫信计划（2024HX008）的资助。

伦理批准

不适用

作者贡献声明

田利民、杨建宁和王一构思本综述。崔一帆和陈佳撰写初稿。黄林雪绘制图表，姚俊杰编制表格。张亚林收集文献。田利民、杨建宁和王一修改并审阅最终稿件。所有作者同意发表本稿件。

利益声明

作者声明不存在利益冲突。

CRediT作者贡献声明

崔一帆：撰写——初稿，概念构思。陈佳：撰写——初稿，概念构思。黄林雪：撰写——初稿。姚俊杰：撰写——初稿。张亚林：撰写——初稿。王一：撰写——审阅与编辑。杨建宁：撰写——审阅与编辑，监督，基金获取。田利民：撰写——审阅与编辑，基金获取，概念构思。

利益冲突声明

作者声明不存在需要披露的利益冲突。

崔一帆 | 陈佳 | 黄林雪 | 姚俊杰 | 张亚林 | 王一 | 杨建宁 | 田利民