时间多组学技术揭示了在人类结肠模型中应用阿斯蒂宾处理后的微生物群与代谢序列变化

《Nutrients》：Temporal Multi-Omics Reveals Microbial and Metabolic Succession Following Astilbin Treatment in a Human Colonic Model

　　

摘要

背景：阿斯蒂宾是一种具有抗炎作用的生物活性黄酮类化合物，但其与肠道微生物群的长期相互作用机制目前尚不完全清楚。本研究将三名健康志愿者的粪便样本混合后，在体外人体结肠模型中加入阿斯蒂宾，进行为期7天的发酵实验。该探索性研究旨在分析长期接触阿斯蒂宾后肠道微生物群的时间变化规律。方法：通过时间分辨的16S rRNA基因测序、PICRUSt2功能预测、BugBase表型推断以及伪靶向代谢组学分析，来追踪微生物与代谢之间的动态变化。结果：接触阿斯蒂宾后，肠道微生物群会经历一个高度有序的三阶段更替过程。第3天似乎是一个关键转折点，此时具有分解黄酮类物质能力的先锋菌群（如Flavonifractor、Bacteroides）数量增加，与此同时多酚分解中间产物也开始出现。在这一阶段，蛋白酶催化的发酵相关标志物水平提前下降，同时还会出现短暂的体外脂质应激反应。到第7天时，肠道微生物群逐渐形成以产丁酸菌群（如Roseburia、Subdoligranulum、Megamonas）为主的稳定结构，而那些可能具有机会性致病性的细菌（如Escherichia-Shigella）则逐渐减少。多组学分析表明，这些微生物结构的变化与显著的代谢变化密切相关。炎症相关的脂质标志物（如白三烯B4）呈现“第3天升高/第7天下降”的特征性变化趋势，而具有保护肠道屏障功能的代谢物，尤其是3-吲哚丙酸（3-IPA，log₂FC = 2.00）和尿石素B（log₂FC = 1.18），其含量则显著上升。结论：这项探索性研究为了解阿斯蒂宾作为肠道微生物群动态调节因子的作用提供了高分辨率的见解。它揭示了肠道微生物群如何从蛋白酶催化的发酵模式向以3-IPA为主导的稳态模式转变。尽管该研究存在样本为混合粪便以及缺乏对照组的局限性，但这些有启发性的研究结果为未来在体实验以及针对不同人群的机制验证奠定了坚实基础。