人类肠道菌群由庞大且功能多样的微生物群落组成。其细菌成分以杆菌门（原厚壁菌门）和拟杆菌门（原拟杆菌门）的成员为主，同时常见放线菌门（原放线菌门）和变形菌门（原变形菌门）成员（Lynch & Pedersen, 2016; Oren, 2024; Oren & Garrity, 2021）。该群落参与免疫发育、营养吸收、代谢调节以及异源生物转化，包括药物代谢（Koppel et al., 2017; Lynch & Pedersen, 2016）。在塑造该生态系统的各种环境因素中，饮食是持续且可调节的最重要因素之一。膳食多糖及其他复杂糖苷创造化学多样的营养景观，选择配备了兼容多糖识别、转运和降解系统的微生物类群（Flint et al., 2012; Koropatkin et al., 2012; Yu et al., 2018）。这些底物包括植物贮藏和细胞壁多糖、真菌和海洋糖苷、动物来源多糖、糖蛋白相关糖苷以及食品添加剂多糖，它们在分子量、单糖组成、糖苷键连接模式、分支拓扑结构、构象、电荷和化学修饰方面各不相同。由于其中许多糖苷对人类消化酶具有抗性或仅部分敏感，可变比例到达结肠，成为微生物利用和发酵的底物（Cockburn & Koropatkin, 2016; Makki et al., 2018）。
在这个竞争激烈的生态系统中，降解特定多糖的能力有助于生态适应和生态位分化（Grondin et al., 2017）。这些底物的利用支持细菌生长，并可导致短链脂肪酸（SCFA）的产生以及其他代谢物的形成，有助于宿主能量供应并影响免疫、代谢和屏障功能（Yu et al., 2025）。
微生物接触复杂糖苷需要兼容的碳水化合物活性酶（CAZymes）以及相关的结合、转运和调控模块。例如，普氏菌属的许多成员编码众多多糖利用位点（PULs）和广泛的CAZyme库，其中包括糖苷水解酶、多糖裂解酶和碳水化合物酯酶（El Kaoutari et al., 2013; Foley et al., 2016）。这些系统可提供可观的底物多样性，使多种复杂糖苷得以处理。对代表性拟杆菌门物种的机制研究表明，底物识别、细胞表面初始裂解、寡糖摄取和周质加工如何在一个单独利用途径中协调进行，同时也揭示了PUL组织和催化策略的显著差异（Cuskin et al., 2015; Larsbrink et al., 2014）。除单个多糖利用途径外，Song等人强调了多糖与肠道菌群之间的双向关系：肠道微生物降解不可消化的多糖以用于生长和代谢，而多糖可作为益生元底物重塑微生物群落并可能缓解与菌群失调相关的疾病（Song et al., 2021）。较新的综述考察了这一广泛的多糖-菌群-健康关系更具体的结构和机制维度。X. Sun等人讨论了碳水化合物利用差异和CAZyme库如何塑造微生物竞争和交叉喂养，对精准菌群调节具有重要意义（Sun, Pei, et al., 2025）。Subhash等人综述了多糖来源、结构特征、化学修饰、微生物代谢和功能结局之间的关系（Subhash et al., 2026）。Keung等人结合当前知识综合与159种纯化天然多糖的相关分析，将分子量、单糖组成和糖苷键连接与肠道菌群响应联系起来（Keung et al., 2025）。Y. Sun等人专注于常见非淀粉多糖的结构、肠道降解和菌群相关代谢效应（Sun, Yao, et al., 2025）。总体而言，这些综述推进了对多糖-菌群相互作用的结构、酶学、生态和功能方面的整合。在本综述中，我们采用互补的五阶段框架，涵盖底物识别与感知、初始裂解、寡糖转运、周质或胞质内次级加工，以及单糖分解代谢与产物形成，以比较细菌谱系间和化学多样糖苷类别间的已表征利用系统。
相应地，本综述围绕五个功能相连的阶段组织关于膳食糖苷利用的当前证据：底物识别与感知、初始裂解、寡糖转运、周质或胞质内次级解聚与去修饰，以及单糖分解代谢与产物形成。这些阶段为比较肠道细菌谱系间已表征利用系统提供共同基础，并探讨分子量、单糖组成、糖苷键连接模式、分支、构象、电荷和化学修饰如何影响植物贮藏和细胞壁多糖、真菌和海洋糖苷、动物来源多糖、糖蛋白相关糖苷以及食品添加剂多糖的处理。我们进一步探讨了如何利用多糖感知模块，尤其是与PULs相关的模块，构建饮食响应型工程微生物，从而将多糖利用的机制知识连接到肠道菌群干预设计。
