《Molecular Nutrition & Food Research》：Metabolization of Flavan-3-ol Oligomers by Eggerthella lenta, a Human Gut Bacterium
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黄烷-3-醇（Flavan-3-ols）是最广泛摄入的黄酮类化合物之一，被认为与预防心脏代谢疾病有关。越来越多的证据表明，由肠道微生物从黄烷-3-醇产生的酚类代谢物对这些效应有显著贡献。虽然一些细菌物种可以代谢黄烷-3-醇单体，但尚未报道有能够作用于低聚物（即
黄烷-3-醇（Flavan-3-ols）是最广泛摄入的黄酮类化合物之一，被认为与预防心脏代谢疾病有关。越来越多的证据表明，由肠道微生物从黄烷-3-醇产生的酚类代谢物对这些效应有显著贡献。虽然一些细菌物种可以代谢黄烷-3-醇单体，但尚未报道有能够作用于低聚物（即原花青素，procyanidins）的分离菌株。由于已知肠道微生物群能够水解原花青素，本研究旨在鉴定能够降解它们的细菌，并表征其产生的代谢物。通过培养组学（culturomics）、基因组学和代谢组学方法，研究人员分离出了能够代谢黄烷-3-醇单体的新型Eggerthella lenta和Flavonifractor plautii菌株。随后测试了这些菌株对B型（聚合度DP 2至4）和A型（聚合度DP 2）原花青素的活性。只有E. lenta能够转化原花青素，而F. plautii无论是单独培养还是与E. lenta共培养，均未表现出可检测的活性。E. lenta催化的反应对应于低聚物末端单元的C环开环。这项工作首次证明了人肠道细菌对原花青素的代谢作用。因此，肠道中E. lenta的存在和活性可能是富含黄烷-3-醇饮食所带来的健康益处的关键决定因素。
研究背景与科学问题
黄烷-3-醇（Flavan-3-ols）是一类广泛存在于植物性食物中的黄酮类多酚，每日全球人均摄入量高达256至1800毫克。流行病学证据表明，这类化合物对预防心脏代谢疾病具有重要作用。然而，黄烷-3-醇的低聚形态——原花青素（procyanidins），因其能够与多糖和蛋白质形成复合物，生物利用度极低，大部分会进入结肠。在此处，共生肠道菌群可将其转化为更具生物活性的酚类代谢物，如5-苯基-γ-戊内酯（PVL）及其衍生物，后者被认为是发挥健康效应的关键分子。
尽管黄烷-3-醇单体的微生物降解途径已有初步认识——涉及Eggerthellaceae科细菌（如Eggerthella lenta、Gordonibacter等）催化的C环开环和B环脱羟基，以及Flavonifractor plautii催化的A环开环——但关于原花青素（包括A型和B型结构）如何被特定肠道细菌代谢，至今未有明确答案。此前没有任何人源肠道细菌被报道能够降解原花青素低聚物。因此，本研究的核心目标是：鉴定能够代谢低聚合度原花青素的肠道细菌，并阐明其降解途径。
研究方法概述
研究人员采用低通量厌氧培养组学策略，从三名健康、杂食性粪便捐赠者（编号O、P、T）中分离目标菌株。关键方法包括：利用含(+)-儿茶素的MCR20培养基进行连续富集培养，通过高效液相色谱-二极管阵列检测器（HPLC-DAD）筛选380个分离株中能降解(+)-儿茶素的菌株；对阳性菌株进行全基因组测序（PacBio Sequel II平台），结合平均核苷酸一致性（ANI）分析和泛基因组分析以去冗余并确定代表菌株；使用液相色谱-电喷雾电离-串联质谱（UPLC-DAD-ESI/MS/MS）鉴定代谢产物结构；并从苹果果肉中纯化制备B型原花青素二聚体（PCB-2）、三聚体（PCB-3）和四聚体（PCB-4），用于底物活性测试。
研究结果
3.1 分离能降解黄烷-3-醇单体的人肠道细菌菌株
通过连续富集培养，从380个分离株中获得20株能代谢(+)-儿茶素的细菌。16S rRNA基因测序显示，所有阳性菌株均属于E. lenta。
3.2 E. lenta分离株中存在两个代谢组
HPLC-DAD和LC-MS/MS分析发现，来自粪便P3和T的菌株仅产生一种代谢物——1-(3′,4′-二羟基苯基)-3-(2″,4″,6″-三羟基苯基)丙-2-醇（3′,4′-diOHPP-2-ol）。而来自O和P1的菌株还额外产生第二种代谢物——1-(3′-羟基苯基)-3-(2″,4″,6″-三羟基苯基)丙-2-醇（3′-OHPP-2-ol）。这表明所有E. lenta均能催化C环开环，但仅有部分菌株具备进一步的B环4′-脱羟基能力。
3.3 E. lenta分离株的基因组学
对20株E. lenta进行全基因组测序，多数组装为单个环形染色体。ANI分析和泛基因组分析显示，同一粪便样本的分离株遗传高度相似，属于同一菌株。基于此，研究人员选择了两株代表性菌株：O1-56（具双酶活性）和P3-J7.5（仅具C环开环活性）。
3.4 分离能降解E. lenta代谢物的人肠道细菌菌株
以E. lenta产生的3′,4′-diOHPP-2-ol为底物进行富集培养，从150个分离株中获得两株活性菌株。16S rDNA鉴定两者均为F. plautii。
3.5 F. plautii分离株的基因组学
两株F. plautii基因组高度相似（ANI 99.975%），共享约46 kb的质粒序列。选择菌株P3-I6作为后续研究的代表菌株。
3.6 E. lenta与F. plautii共培养对黄烷-3-醇单体的代谢
F. plautii不能直接降解(+)-儿茶素或(?)-表儿茶素。但与E. lenta P3-J7.5共培养后，可进一步将3′,4′-diOHPP-2-ol转化为4-羟基-5-(3′,4′-二羟基苯基)-戊酸（3′,4′-diOHPVA）及其内酯衍生物3′,4′-diOHPVL。同样，F. plautii也能将3′-OHPP-2-ol转化为相应的3′-OHPVA和3′-OHPVL。这证实F. plautii负责A环开环步骤。
3.7 苹果B型原花青素的表征
从苹果中纯化得到三个组分：PCB-2（mDP=2.0，主要成分为B2二聚体）、PCB-3（mDP=2.7）和PCB-4（mDP=3.4），主要亚基均为(?)-表儿茶素。
3.8 E. lenta代谢原花青素的证据
所有四株E. lenta均能将PCB-2、PCB-3和PCB-4分别转化为单一代谢物PCB-2M、PCB-3M和PCB-4M。而F. plautii对任何原花青素或其E. lenta代谢物均无活性。对于A型二聚体（PCA-2），E. lenta同样能将其转化为代谢物PCA-2M。
通过LC-ESI-MS/MS结构解析：
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PCB-2M：母离子m/z 579（较PCB-2增加2 Da），诊断碎片m/z 291（末端单元C环开环后的单体碎片）和m/z 409（RDA重排碎片），证明C环开环发生在末端单元。
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PCA-2M：母离子m/z 577（较PCA-2增加2 Da），特征HRF碎片从m/z 449移至m/z 451，QM裂解产生m/z 291（末端单元，C环开环）和m/z 285（上单元），确认C环开环同样发生在末端单元。
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PCB-3M：母离子m/z 867（+2 Da），碎片m/z 579/287（上-中间单元断裂）和m/z 575/291（中间-末端单元断裂），证明末端单元C环开环。
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PCB-4M：母离子m/z 1155（+2 Da），碎片m/z 863/291支持末端单元C环开环。
讨论与结论
本研究通过培养组学策略成功分离到20株E. lenta和2株F. plautii，经基因组去冗余后保留4株E. lenta和1株F. plautii代表菌株。实验证实，所有E. lenta菌株都能催化黄烷-3-醇单体和低聚原花青素（包括B型DP2-DP4和A型DP2）的C环开环，且该反应特异地发生于低聚物的末端单元。B环脱羟基活性则呈菌株依赖性，仅部分菌株具备。F. plautii无法直接作用于原花青素或其C环开环产物，暗示其在降解级联中可能作用于更下游的步骤，例如在第二个C环也被打开之后。
研究结论：这项工作首次提供了人肠道细菌E. lenta能够代谢原花青素的直接证据。E. lenta通过催化低聚物末端单元的C环开环，启动了原花青素的肠道降解过程。因此，肠道中E. lenta的存在和活性可能是决定富含黄烷-3-醇饮食健康益处的关键因素。
