药食同源(英文)

1 前言

溃疡性结肠炎（UC）是一种炎症性肠病，其发病机制尚不清楚。由于人类饮食和生活方式的重大改变，UC发病率正在增加。尽管有治疗UC的方法，但大约60%患者存在不满意的缓解率。UC的长期治疗和巨大的经济负担显著影响患者的生活质量和心理健康。与UC相关的经济和社会问题已成为亟待解决的公共卫生问题。值得注意的是，临床和实验证据表明，肠道屏障功能障碍可能是UC的早期事件。屏障损伤导致免疫细胞异常激活和肠道炎症，进而促进UC的发展。粘膜愈合被认为是UC有效治疗的关键目标。

肠道菌群在调节代谢途径中起着关键作用。特别有趣的是，一些菌群代谢物，如短链脂肪酸（SCFAs）、吲哚衍生物、胆汁酸（BAs）、多胺和维生素，被认为是通过直接与肠上皮细胞（IECs）和免疫细胞相互作用来修复肠屏障功能障碍的关键。最近，已经报道了菌群介导的色氨酸（Trp）代谢途径和芳烃受体（AhR）激活在UC缓解中的重要性。新兴研究越来越强调Trp代谢途径和AhR激活在维持肠道屏障完整性和功能中的关键作用。膳食蛋白质/肽可以调节肠道菌群组成，进而影响肠道中释放的代谢物。这种调节可能代表了一种很有前景的治疗策略，即膳食蛋白/肽或可通过调节微生物介导的色氨酸代谢途径和AhR激活来修复UC中的肠道屏障。

图2：肠屏障和UC

3 肠道菌群和肠屏障

许多因素可能导致肠道屏障功能障碍，但肠道菌群的重要性尤为突出。最近的研究揭示了肠道菌群在肠道屏障健康中的中心作用。肠道菌群与肠粘膜之间存在相互作用，形成一个微生态系统。微生物群衍生的信号刺激IECs和免疫细胞，调节化学和免疫屏障，从而影响粘膜完整。更重要的是，普遍认为菌群衍生的代谢物可以通过调节细胞生长和分化、紧密连接蛋白表达、粘蛋白表达，从而影响肠屏障的完整性和免疫性，进而影响肠道稳态。特别是短链脂肪酸（SCFAs）、胆汁酸（BAs）、氨基酸（AAs）、吲哚衍生物、维生素、多胺和多酚衍生物等。

图3：肠道菌群调节肠屏障

4 UC肠屏障中肠道菌群和Trp-AhR途径

近年来，针对“菌群-代谢物”轴以改善UC肠屏障损伤引起了广泛关注。现有文献报道，“菌群-代谢物”轴与肠屏障的机制是复杂的，但许多研究表明，菌群介导的色氨酸代谢在多种疾病中起着关键作用。越来越多的研究支持菌群介导的Trp-AhR通路在肠道稳态中的关键作用。在肠道中菌群Trp代谢的主要三条途径：吲哚途径、KYN途径和血清素途径。其中，ILA、IAld、IPYA、IAA、IPA、Tryp、IAAld、KYN、XA和5-HIAA等AhR配体在激活AhR信号通路中起关键作用。这表明了“菌群-Trp-AhR”轴在维持肠屏障功能中的重要作用，并为UC的治疗提供了新的策略。

图4：肠道菌群介导Trp的三个主要途径

图5：菌群衍生Trp代谢产物调节AhR和肠屏障

5 膳食蛋白质/肽调节“菌群-Trp-AhR”轴的潜力

许多肠道微生物群具有不同的催化酶可将Trp转化为小分子物质，例如TrpD、ArAT、FldH、AcdA、IaaM、IaaH、AldA、TnaA、IDO、TDO、TPH。此外，一些菌群还可以相互合作参与Trp代谢。最近，有充足的证据支持特定肠道菌群与Trp-AhR途径以及肠屏障之间的关联，例如乳酸菌、双歧杆菌、阿克曼氏菌、厚壁菌、瘤胃球菌等，均具有调节该轴的功能特性。随着对膳食蛋白质/肽与肠道菌群之间复杂相互作用的理解，许多研究表明膳食蛋白质/肽具有调节这些肠道菌群的能力，并与修复肠屏障有关。事实上，肠道菌群还可以代谢膳食蛋白质/肽产生SCFAs等代谢物与Trp-AhR途径密切相关。

表1：靶向Trp-AhR通路调节肠道屏障的肠道菌群及其功能

表2：可调节肠道菌群修复肠道屏障的膳食蛋白质/肽

6 食品加工对蛋白质/肽的影响及其对微生物群的影响

各种食品加工技术已被全球广泛应用于确保食品安全、延长保质期、改善营养和感官特性等。膳食蛋白质/肽的生物特性可以通过不同食品工艺在不同方面上改变消化率、吸收率、生物利用度和新多肽种类等，进而影响肠道菌群调节特性和Trp代谢。

图6：食品加工对菌群和Trp代谢的影响

7 结论

目前，UC是全球公共健康问题之一。完整的健康肠屏障是预防和治疗UC的关键因素。菌群介导的Trp-AhR通路在改善肠道免疫系统和加强肠屏障以优化肠道微环境中的中心作用是显而易见的，通过调节“菌群-Trp-AhR”轴缓解UC似乎是一种可行的策略。随着对肠道菌群和“Trp-AhR”通路的了解不断发展，膳食蛋白质/肽通过该轴调节UC的潜在能力引起了科学家们的兴趣。

作者简介

第一作者/通讯作者（青年编委）

吴书建，博士，硕士生导师，福建省引进人才，福建省高层次人才（C类），深圳市优秀科技创新人才项目获得者，福建医科大学青年拔尖人才（特聘人员），香港大学Honorary Research Associate。近5年，在Trends in Food Science & Technology、Journal of Agricultural and Food Chemistry、Redox Biology、Food Research International、Food Science and Human Wellness等期刊发表文章22篇（其中第一作者13篇，包括3篇高被引论文，1篇封面文章）（h-index 13）。主持国家级、省级等项目共5项；申请专利5项，获授权专利2项（第一发明人或博导第一）。中国医药教育协会第二届微生态与健康专业委员会委员，iMeta、Journal of Future Foods、Food& Medicine Homology青年编委，中国医促会分子诊断学分会会员。Food & Function、Food Science and Human Wellness、Critical Reviews in Food Science and Nutrition、Journal of Functional Food等杂志审稿人。研究方向：肠道菌群干预炎症性肠病和神经退行性疾病的机制研究（包括神经炎症、阿尔兹海默症和自闭症）；食用菌活性成分与肠脑轴的相互作用机制研究。

通讯作者

陈烨，博士生导师，二级教授，南方医科大学深圳医院副院长，美国贝勒医学院博士后，哈佛大学医学院高级访问学者。中华医学会消化病分会常委，幽门螺杆菌学组副组长，广东省医师协会消化科医师分会主任委员。长期从事胃肠微生态与黏膜屏障失衡相关疾病的基础、临床与转化研究。获教育部“新世纪优秀人才”、广东省“珠江学者”特聘教授等称号。主持国家自然科学基金、科技部重大专项子课题等省部级以上课题10余项。以第一/通讯作者在Gut Microbes、Autophagy、J Biol Chem等杂志发表文章60余篇；获得省部级以上科技进步二等奖4项。

青年编委作者