《Nutrients》：Anti-Inflammatory, Antioxidant, and Antimicrobial Potential of Natural Products
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天然产物历来是生物活性分子的重要来源，在营养、健康促进和疾病管理中具有应用价值。植物、真菌、微生物及其他天然来源含有多种次级代谢产物和复杂的生物活性基质，能够与多个分子和细胞靶点相互作用。近年来，越来越多的证据表明，这些化合物可调节炎症信号、氧化应激、免疫应答
天然产物历来是生物活性分子的重要来源，在营养、健康促进和疾病管理中具有应用价值。植物、真菌、微生物及其他天然来源含有多种次级代谢产物和复杂的生物活性基质，能够与多个分子和细胞靶点相互作用。近年来，越来越多的证据表明，这些化合物可调节炎症信号、氧化应激、免疫应答、细胞凋亡、微生物群落及组织稳态，因此作为潜在的功能性食品配料、营养保健品和辅助治疗剂受到越来越多的关注。本特刊的主题集中于理解天然产物的生物活性及其作用机制，特别是其调节炎症、氧化损伤和微生物活性的能力，以及其在疾病预防和管理中的潜在应用。
炎症与氧化应激是紧密相连的生物学过程，参与众多慢性和急性疾病的发生与发展。尽管炎症是宿主防御和组织修复的基本组成部分，但持续或过度的炎症反应可能促进组织损伤和疾病进展。同样，活性氧（reactive oxygen species, ROS）产生与抗氧化防御之间的失衡可能放大炎症信号、损害细胞功能并促进病理变化。因此，能够同时靶向氧化和炎症通路的天然产物作为维持生理稳态的潜在策略而受到了相当大的关注。
本特刊中的多项研究关注天然化合物在疾病实验模型中减轻炎症和组织损伤的潜力。Sun等人研究了白桦脂醇（一种羽扇豆烷型五环三萜类化合物）在5-氟尿嘧啶诱导的小鼠肠道黏膜炎模型中的作用。白桦脂醇治疗减轻了体重下降、腹泻、摄食减少和组织学肠道损伤，其中200 mg/kg剂量治疗与炎症和凋亡相关标志物（包括Tnf、Nos2、Bax和caspase-3）的降低以及Bcl-2表达的增加相关。研究人员还观察到与治疗相关的肠道微生物多样性和组成变化，但由于样本量有限，这些微生物组学结果被认为是探索性的。
炎症性皮肤病是天然产物可能提供补充治疗机会的另一个重要领域。Han等人在特应性皮炎小鼠模型中评估了一种经化学表征的大麻二酚为主的花序提取物。该提取物减少了肥大细胞浸润和血清IgE水平，调节了Th2相关细胞因子，并抑制了MAPK、NLRP3炎症小体和JAK1/STAT6信号通路。此外，治疗增加了皮肤屏障蛋白（如丝聚蛋白和兜甲蛋白）的表达，并改善了皮肤水合作用。这些发现表明，标准化的提取物可能对慢性炎症性皮肤病产生多靶点效应。
肝脏是另一个对代谢功能障碍、氧化失衡和炎症高度易感的器官。Kim等人在代谢功能障碍相关酒精性肝病小鼠模型中研究了一种富含Rb1的红参皂苷组分。该治疗减少了肝脏脂肪变性和炎症病变，并且重要的是，与抑制脂多糖诱导的TLR4内化相关。研究人员提出，TLR4转运的调节和LPS–TLR4相互作用的抑制有助于抑制M1巨噬细胞极化，并解释了实验模型中观察到的保肝作用。
天然产物、肠道炎症与肠道微生物群之间的相互作用在本特刊中也有突出体现。Guo等人研究了沙棘叶总黄酮在葡聚糖硫酸钠诱导的结肠炎模型中的作用。该黄酮组分通过调节ZO-1、E-cadherin和MUC2改善了结肠损伤和肠道屏障完整性，同时降低了TNF-α和IL-6水平。此外，治疗改变了肠道微生物群落，包括Akkermansia的丰度增加，并促进了短链脂肪酸的产生。这些发现突显了植物来源黄酮通过微生物群、代谢物、上皮屏障和免疫通路相互关联而发挥作用的潜力，同时也证明了沙棘叶作为生物活性化合物来源的潜在价值。
天然产物与肠道微生物群之间的关系超越了肠道疾病本身，可能对远端器官和全身健康具有影响。Araújo-Rodrigues等人研究了从云芝、猴头菇和肺形侧耳真菌生物量中获得的消化组分，以及肠道微生物群衍生的代谢物，如短链脂肪酸和γ-氨基丁酸。在人小胶质细胞中，真菌消化组分和短链脂肪酸减少了活性氧的产生，而真菌组分、丁酸和GABA改善了与Tau过度磷酸化和β-淀粉样蛋白毒性相关的转基因秀丽隐杆线虫模型中的行为学结局。该研究为蘑菇和微生物群衍生代谢物在调节氧化应激和神经退行性相关过程中的潜在贡献提供了证据。
氧化应激和炎症同样是呼吸系统疾病的核心。Umsumarng等人评估了从Kum Akha黑米中获得的富含花青素的组分在NLRP3炎症小体驱动的肺部炎症细胞和动物模型中的作用。该组分含有大量矢车菊素-3-O-葡萄糖苷和芍药素-3-O-葡萄糖苷，并表现出抗氧化活性。在LPS和ATP刺激的A549细胞中，治疗抑制了NLRP3相关的炎症反应，并减少了IL-6、IL-1β和IL-18的表达和分泌。在小鼠中，该组分减轻了炎症细胞因子和组织病理学肺损伤。这些结果突显了有色稻米及其富含花青素的组分作为能够调节炎症小体相关炎症的功能性食品资源的潜力。
除了单一的植物化学物质外，发酵是修饰天然基质并可能产生增强生物活性化合物的一个重要策略。Ma等人研究了一种用植物来源乳酸菌副干酪乳杆菌IJH-SONE68发酵的苍术根茎提取物在小麦麦醇溶蛋白诱导的食物过敏小鼠模型中的作用。发酵提取物降低了过敏反应评分，并调节了血清免疫学参数，包括总IgE、IFN-γ和IL-4。研究人员提出，发酵可能改变药用植物提取物的生物活性特性，并有助于调节Th1/Th2反应，支持微生物发酵作为从传统药用资源开发功能性制剂的策略潜力。
Sumneang等人探索了一种相关方法，研究了发酵鱼腥草汁在脂多糖诱导的脓毒症大鼠模型中的作用。发酵汁预处理可预防心脏功能障碍，并减弱炎症、氧化和凋亡反应。这些效应与IL-1β、TLR4、NF-κB、丙二醛、cleaved caspase-3以及Bax/Bcl-2相关标志物的变化有关，同时LDH和CK-MB的降低表明心脏损伤减轻。该研究进一步证实了发酵植物来源制剂同时调节多种病理通路的潜力，并说明了发酵产物在炎症条件下对心脏保护的相关性。
发酵食品本身构成天然产物、微生物与人类健康之间关系的重要组成部分。Black等人综述了开菲尔摄入对人体口腔和肠道微生物组的影响。该综述强调了这种发酵饮料影响微生物生态系统并进而影响全身健康的潜力。然而，作者也指出，来自高质量人体临床试验的现有证据仍然有限。因此，需要进一步的控制性临床研究来确定开菲尔摄入在口腔和肠道微生物群以及代谢健康方面的安全性、有效性和临床相关性。
蘑菇是另一种特别相关的天然化合物来源，具有多种生物活性。在叙述性综述中，Contato和Conte-Junior考察了猴头菇的营养和治疗潜力，特别强调其抗氧化、抗炎、抗微生物和神经保护特性。作者讨论了多糖、萜类化合物（包括hericenones和erinacines）以及酚类化合物对该蘑菇生物活性的贡献。刺激神经生长因子合成的潜在能力进一步支持了猴头菇在神经退行性疾病背景下的研究价值。同时，该综述强调了标准化提取程序、药代动力学研究和大规模临床试验对于确立该蘑菇作为功能性食品、营养保健品或辅助治疗剂的转化潜力的重要性。
本特刊还涵盖关于天然化合物可能影响慢性疾病的机制的更广泛视角。Messeha等人综述了Nrf2激活作为黄酮类化合物在衰老相关骨质疏松症中潜在治疗靶点的作用。衰老与氧化应激增加和抗氧化防御破坏相关，而Nrf2/Keap1通路的失调可能促进骨形成与骨吸收之间的失衡。该综述讨论了黄酮类化合物对抗氧化应激和发挥抗骨质疏松作用的潜力，将Nrf2调节定位为连接天然化合物、氧化还原稳态和骨骼健康的有前景的机制。
最后，Ussia等人系统综述了初榨和特级初榨橄榄油摄入对心血管健康和疾病预防的影响。遵循PRISMA声明和PICO框架，研究人员识别了17项临床研究，并报告了与初榨橄榄油（包括特级初榨橄榄油）摄入相关的证据，表明其与心血管风险降低和心脏代谢生物标志物改善相关。研究关注了特级初榨橄榄油中的多酚及其对地中海饮食模式心脏保护效应的潜在贡献。然而，作者强调需要进行更大规模的多中心临床研究，以进一步阐明橄榄油摄入对心血管结局的预防作用。
综上所述，本特刊收录的研究证明了天然产物的显著多样性及其影响人类健康的多种生物学通路。这些研究涵盖了纯化合物、植物提取物、发酵制剂、蘑菇、有色谷物、发酵食品和膳食产品，表明天然产物的生物学潜力不能局限于单一的化学类别或作用机制。相反，其效应通常涉及相互关联的过程，包括氧化应激、炎症信号、免疫调节、细胞凋亡、肠道屏障完整性、肠道微生物群调节和组织特异性反应。
本特刊的一个重要特征是所代表的实验方法的多样性。已发表的研究包括细胞模型、动物模型、模拟胃肠道消化、微生物群相关研究、叙述性综述和系统综述。这种多样性为机制通路和天然产物与营养及人类健康更广泛的相关性提供了互补证据。同时，多项研究强调了在将前景广阔的研究结果转化为临床或营养应用之前必须解决的局限性，特别是关于标准化、生物利用度、药代动力学、剂量优化、安全性以及需要设计充分的临床试验。
通过本特刊，我们旨在汇集最新进展，展示天然产物如何有助于调节炎症、氧化应激、微生物群落和疾病相关通路。本特刊收集的十二（12）项研究涵盖了广泛的天然来源和健康结局，从肠道、肝脏和皮肤病学到神经退行性疾病、呼吸道炎症、心血管功能障碍、骨质疏松症和食物过敏。总体而言，这些研究强化了结合营养学、天然产物化学、微生物学、药理学、分子生物学和转化研究的多学科方法的重要性。
我们希望本特刊将进一步推动对天然产物生物活性机制的研究，并鼓励开发特征明确、标准化且经过科学验证的功能性配料和补充治疗策略。编辑本特刊是一个宝贵的机会，汇集了关于天然产物潜力的不同视角，并为推进营养、生物活性化合物与人类健康交叉领域的研究做出了贡献。
天然产物在营养与疾病管理中的研究进展——基于《Nutrients》特刊的论文解读
炎症和氧化应激是众多慢性及急性疾病发生发展中的核心生物学过程。尽管炎症是宿主防御和组织修复所必需的，但持续或过度的炎症反应可导致组织损伤并促进疾病进展；同时，活性氧（reactive oxygen species, ROS）产生与抗氧化防御之间的失衡会加剧炎症信号，损害细胞功能并推动病理改变。天然产物作为生物活性分子的重要来源，其种类繁多，包括植物、真菌、微生物来源的次级代谢产物和复杂生物活性基质，能够同时作用于多个分子和细胞靶点。近年来，天然产物在调节炎症、氧化应激、免疫应答、细胞凋亡、微生物群落及组织稳态方面的潜力引起了广泛关注。然而，天然产物活性成分复杂、作用机制多元，其从基础研究向功能食品或辅助治疗应用的转化仍面临标准化、生物利用度及临床验证等挑战。因此，本特刊旨在汇集天然产物抗炎、抗氧化及抗微生物潜力的最新研究证据，探讨其在疾病预防和管理中的应用价值。
围绕这一目标，研究人员共收集了十二项研究，涵盖植物提取物、纯化合物、发酵制剂、蘑菇、有色谷物、发酵食品及膳食成分等多种天然来源，并采用细胞模型、动物模型、模拟消化系统以及系统综述等不同手段，系统考察了这些天然产物在肠黏膜炎、特应性皮炎、酒精性肝病、结肠炎、神经退行性病变、肺部炎症、脓毒症、食物过敏、骨质疏松及心血管疾病等模型中的作用效果及机制。主要研究内容与结论概括如下。
Sun等人在5-氟尿嘧啶诱导的肠道黏膜炎小鼠模型中评估了白桦脂醇（betulin，一种羽扇豆烷型五环三萜）的治疗作用。结果表明，白桦脂醇可减轻小鼠体重下降、腹泻、摄食减少和组织学肠道损伤，200 mg/kg剂量下可降低Tnf、Nos2、Bax和caspase-3等炎症和凋亡相关标志物的表达，同时升高Bcl-2表达。研究还观察到治疗组肠道微生物多样性和组成的改变，但受样本量限制，该微生物组结果仅被视为探索性发现。
Han等人采用经化学表征的大麻二酚（cannabidiol, CBD）为主的花序提取物处理特应性皮炎小鼠模型，发现该提取物可减少肥大细胞浸润和血清IgE水平，调节Th2相关细胞因子，并抑制MAPK、NLRP3炎症小体及JAK1/STAT6信号通路。同时，治疗增加了皮肤屏障蛋白丝聚蛋白和兜甲蛋白的表达，并改善皮肤水合作用，表明标准化提取物对慢性炎症性皮肤病具有多靶点干预潜力。
Kim等人研究了富含Rb1的红参皂苷组分在代谢功能障碍相关酒精性肝病小鼠模型中的作用。治疗有效减少了肝脏脂肪变性和炎症损伤，并且与脂多糖（lipopolysaccharide, LPS）诱导的TLR4内化受到抑制相关。研究人员提出，调节TLR4转运以及抑制LPS–TLR4相互作用可能有助于抑制M1巨噬细胞极化，从而发挥保肝效应。
Guo等人利用葡聚糖硫酸钠（dextran sulfate sodium, DSS）诱导的结肠炎模型，评估了沙棘叶总黄酮的干预效果。该黄酮组分通过调节ZO-1、E-cadherin和MUC2表达改善结肠损伤和肠道屏障完整性，同时降低TNF-α和IL-6水平。此外，处理改变了肠道微生物群落结构，包括Akkermansia丰度增加，并促进了短链脂肪酸的产生。这些结果表明沙棘叶黄酮可通过微生物群—代谢物—肠道屏障—免疫通路间的互作发挥抗结肠炎效应。
Araújo-Rodrigues等人研究了云芝（Trametes versicolor）、猴头菇（Hericium erinaceus）和肺形侧耳（Pleurotus ostreatus）的模拟消化组分，以及肠道菌群代谢物短链脂肪酸和γ-氨基丁酸（γ-aminobutyric acid, GABA）对神经退行性相关过程的影响。在人小胶质细胞中，真菌消化组分和短链脂肪酸降低了ROS产生；在Tau过度磷酸化和β-淀粉样蛋白毒性的转基因秀丽隐杆线虫模型中，真菌组分、丁酸和GABA改善了行为学表现。该研究支持蘑菇及其菌群代谢产物在调节氧化应激和神经退行性过程中的潜在作用。
Umsumarng等人从Kum Akha黑米中提取富含花青素的组分，该组分含有大量矢车菊素-3-O-葡萄糖苷和芍药素-3-O-葡萄糖苷，并具有抗氧化活性。在LPS和ATP刺激的A549细胞中，该组分抑制了NLRP3炎症小体相关炎症反应，降低了IL-6、IL-1β和IL-18的表达与分泌；在小鼠体内，该组分减轻了炎症细胞因子水平和肺组织病理损伤，提示有色稻米可作为调节炎症小体通路的功能食品资源。
Ma等人采用植物源乳酸菌副干酪乳杆菌（Lacticaseibacillus paracasei）IJH-SONE68发酵苍术（Atractylodes japonica）根茎，并在小麦麦醇溶蛋白诱导的食物过敏小鼠模型中评估其作用。发酵提取物降低了过敏反应评分，并调节了血清总IgE、IFN-γ和IL-4水平。研究人员认为发酵可能改变药用植物提取物的生物活性，有助于调节Th1/Th2平衡，体现了微生物发酵在开发功能性中药制剂中的价值。
Sumneang等人考察了发酵鱼腥草（Houttuynia cordata）汁在脂多糖诱导的脓毒症大鼠模型中的作用。在脓毒症诱导前给予发酵汁可预防心脏功能障碍，并减弱炎症、氧化应激和凋亡反应，相关标志物包括IL-1β、TLR4、NF-κB、丙二醛、cleaved caspase-3及Bax/Bcl-2变化，同时LDH和CK-MB水平降低，表明心脏损伤减轻。该研究证实发酵植物制剂可同时调节多种病理通路，在炎症条件下具有心脏保护潜力。
Black等人对开菲尔摄入对人体口腔和肠道微生物组的影响进行了综述，指出这种发酵饮品可能影响微生物生态系统并进而影响全身健康。然而，高质量人体临床试验证据仍然有限，需要进一步控制性临床研究来确认开菲尔对口腔和肠道菌群及代谢健康的安全性、有效性和临床相关性。
Contato和Conte-Junior以叙述性综述形式分析了猴头菇的营养与治疗潜力，重点讨论了其多糖、萜类（hericenones和erinacines）以及酚类化合物的抗氧化、抗炎、抗微生物和神经保护特性。猴头菇刺激神经生长因子合成的能力受到关注，但作者强调需要标准化提取流程、药代动力学数据和大型临床试验来确定其作为功能食品或营养保健品的转化价值。
Messeha等人综述了Nrf2激活在黄酮类化合物治疗衰老相关骨质疏松中的潜在作用。衰老伴随氧化应激增加和抗氧化防御失调，Nrf2/Keap1通路异常可导致骨形成与骨吸收失衡。该综述认为黄酮类化合物可通过调节Nrf2对抗氧化应激并发挥抗骨质疏松效应，为理解天然化合物与骨健康之间的关系提供了机制视角。
Ussia等人依据PRISMA声明和PICO框架，对初榨橄榄油与特级初榨橄榄油摄入对心血管健康的影响进行了系统综述。共纳入17项临床研究，结果显示初榨橄榄油（包括特级初榨橄榄油）摄入与心血管风险降低及心脏代谢生物标志物改善相关，其中特级初榨橄榄油中的多酚被认为是地中海饮食心脏保护作用的重要贡献因素。但作者同时指出，仍需更大规模的多中心临床研究进一步明确橄榄油对心血管结局的预防效果。
在讨论部分，研究人员总结指出，天然产物通过多种相互关联的机制发挥健康效应，包括氧化应激调节、炎症信号抑制、免疫平衡维持、凋亡调控、肠道屏障保护、肠道菌群重塑及组织特异性反应。不同研究间的异质性实验方法——从细胞模型到动物模型、从模拟胃肠消化到人群研究——提供了机制验证与临床相关性的互补证据。然而，要促进天然产物从实验研究向临床或营养应用的转化，仍需重点解决标准化提取、生物利用度、药代动力学、剂量优化、安全性评价以及高质量临床试验设计等问题。
研究结论部分指出，本特刊汇集的研究表明天然产物具有调节炎症、氧化应激、微生物群落及疾病相关通路的能力，涵盖肠道、肝脏、皮肤、神经、呼吸、心血管、骨骼及过敏等广泛健康领域。整体证据支持采用多学科方法整合营养学、天然产物化学、微生物学、药理学、分子生物学和转化研究，以深入解析天然产物的生物活性机制，并为开发特征明确、标准化且经科学验证的功能性配料与辅助治疗策略奠定基础。
