一种功能性食品方法：益生菌发酵当归属植物通过肠-皮肤轴及其微生物代谢物马尿酸改善皮肤色素沉着

《Frontiers in Nutrition》：A functional food approach: probiotic-fermented Angelica spp. improves skin hyperpigmentation via gut-skin axis and its microbial metabolite hippuric acid

　　

背景：Angelica dahurica（白芷）和A. sinensis（当归）是用于皮肤疾病的传统药食两用植物，但其口服功效的机制仍不清楚。益生菌发酵是增强植物性食品生物活性的有前景策略。目的：本研究旨在探究益生菌发酵当归属植物（Angelica spp.）的功能性营养特性，评估其抗黑色素生成功效，并阐明肠道菌群重塑和微生物代谢物马尿酸（hippuric acid, HA）在通过肠-皮肤轴（gut-skin axis）介导这些效应中的作用。方法：用植物乳杆菌（L. plantarum）发酵白芷和当归的水提物。对发酵液（fermentation broth, FB）进行化学分析，并评估其在B16F10细胞中的抗氧化和抗黑色素生成活性。在UVB/孕酮诱导的色素沉着过度小鼠模型中，通过口服（gavage, GI）或局部（epidermal, EI）给予FB评估其功效。分析肠道菌群（16S rRNA测序）和代谢组学特征。进一步使用HT-29细胞在体外研究关键代谢物HA的作用。结果：发酵富集了水杨酸和维生素B₂等生物活性成分。FB在体外表现出直接的抗黑色素生成效应和显著的抗氧化活性。在体内，它主要通过重塑肠道菌群和提升循环中的HA来缓解UVB/孕酮诱导的色素沉着过度。HA调节肠道免疫相关基因（包括NR1H4和IL-1β）的转录，其浓度与有益肠道类群呈正相关。该代谢物通过调节肠道免疫程序减轻促进黑色素过度生成的系统性炎症信号。结论：研究人员的发现表明，益生菌发酵将传统食品级当归属植物转化为有效的功能性食品。其皮肤有益效应由肠道菌群衍生的代谢物HA介导，突显了膳食植物化学物质通过肠-皮肤轴改善皮肤健康的新机制，并为传统食品的现代应用提供了科学依据。

皮肤色素沉着疾病（如黄褐斑）在全球范围内造成显著的美容和心理负担，其病因复杂，涉及紫外线（UV）暴露、激素波动和氧化应激。现有研究提示，肠道菌群失调（dysbiosis）是皮肤病理的系统性新因素，构成了肠-皮肤轴（gut-skin axis）的概念，即肠道微生物代谢物可调节系统性炎症和免疫反应，从而影响皮肤等远端器官。然而，传统药食两用植物白芷（Angelica dahurica）和当归（A. sinensis）虽在中医中用于“美白”和“活血”，但口服后改善皮肤色素的体内机制尚不明确。益生菌发酵作为一种增强植物性食品生物活性的策略，有望解锁其潜在功效。本研究旨在探究益生菌发酵当归属植物（Angelica spp.）的功能性营养特性，揭示其通过肠道菌群重塑和关键代谢物马尿酸（hippuric acid, HA）经肠-皮肤轴介导抗黑色素生成的新机制，为传统草药现代化提供科学依据。该论文发表在《Frontiers in Nutrition》。

研究人员采用L. plantarum发酵白芷和当归的水提物，通过UPLC-MS/MS进行代谢物分析；在B16F10细胞中评估抗氧化和抗黑色素活性；构建UVB/孕酮诱导的色素沉着小鼠模型，分别口服（GI）和局部（EI）给予发酵液（FB）；利用16S rRNA测序分析皮肤和肠道菌群，LC-MS分析粪便代谢物；并在HT-29细胞中通过RNA-seq和RT-qPCR探究HA对肠道免疫屏障的调控。样本来源：白芷粉末来自华之堂生物科技有限公司（亳州），当归粉末来自四川福溪堂制药有限公司（成都）；小鼠来自大连医科大学实验动物中心。

**3.1 益生菌发酵丰富了当归属植物的生物活性**
通过评估八种益生菌在中药改良MRS培养基中的生长，发现L. plantarum（DMU22157）生长最优。UPLC-MS/MS非靶向代谢组学分析显示，发酵显著增加了水杨酸、维生素B₂等生物活性成分，并富集于嘧啶代谢、核黄素代谢等通路，为增强活性提供了化学基础。

**3.2 发酵液在体外表现出强效抗氧化和抗黑色素生成活性**
FB的SOD样活性显著高于L. plantarum悬液和未发酵中药提取物。在B16F10细胞中，FB以剂量依赖性方式抑制细胞增殖和黑色素生成，证实其直接抗黑色素生成作用。

**3.3 益生菌发酵当归属植物缓解UVB诱导的皮肤色素沉着**
在UVB/孕酮诱导的小鼠模型中，口服和局部FB均显著改善皮肤损伤（红斑、干燥、结痂和色素沉着），降低临床严重评分，并抑制表皮增生和HMB-45阳性黑色素细胞活性。联合给药（EI+GI）在数值上表现最佳，但与单药相比无统计学差异。

**3.4 抗色素沉着效应与肠道菌群重塑和有益类群富集相关**
皮肤菌群分析显示，EI处理增加了Pseudomonas和Akkermansia，减少了Burkholderia-Caballeronia-Paraburkholderia。肠道菌群分析显示，GI处理显著富集了Alistipes、Rikenella和Akkermansia等有益菌属，并降低Lactobacillus intestinalis，说明口服FB重塑了肠道菌群。

**3.5 马尿酸被鉴定为关键肠道菌群衍生代谢物**
粪便代谢组学显示，GI组HA显著升高而脯氨酸降低，两者均为良好生物标志物。HA与有益菌属Alistipes、Rikenella和Akkermansia正相关，且血清和皮肤中HA浓度显著升高，表明HA是连接肠道菌群重塑与皮肤改善的系统性介质。

**3.6 马尿酸在体外增强肠道免疫屏障功能**
HT-29细胞RNA-seq发现，HA处理上调了NR1H4（FXR）、IL-1β、AOC3和RORC，下调了CCL28，并经RT-qPCR验证。这些基因涉及肠道免疫屏障调控，提示HA通过调节肠道免疫基因转录来减轻系统性炎症信号。

**结论**：总之，通过整合传统草药智慧与现代益生菌生物技术和系统生物学，本研究不仅解读了“由内而外之美”概念的科学基础，还将益生菌发酵当归属植物确立为一种有前景的、针对肠道菌群的饮食策略，用于管理色素沉着疾病。研究人员的做法为利用发酵解锁传统植物化学资源在促进皮肤和全身健康方面的功能潜力提供了可转化的模型。