再添重磅证据！韩辰明等发现膳食纤维可明显改善代谢状况

由非苛刻食品加工方法产生的副产品流中的植物纤维代表了各种天然存在的生理活性生物分子的生物储存库，其中包含可能具有促进健康作用的未知或很大程度上未表征的天然分子实体。定义这些分子种类将解决我们对纤维的理解中的一个重大差距。

2022年6月27日，美国爱迪生家族基因组科学和系统生物学中心韩辰明（音译，Nathan D. Han）等人在Cell在线发表题为“Microbial liberation of N-methylserotonin from orange fiber in gnotobiotic mice and humans”的研究论文，该研究对来自无菌小鼠的肠道内容物的质谱分析以及体外研究揭示了人类肠道微生物群成员（包括卵形拟杆菌）从橙色纤维中释放出 N-甲基血清素。在许可和非许可 N-甲基血清素“挖掘”条件下生长的卵形双歧杆菌菌株的功能基因组分析揭示了多糖利用基因座，其靶向果胶，其表达与该化合物的菌株特异性释放相关。

N-甲基血清素，口服给予无菌小鼠，减少肥胖，改变肝糖生成，缩短肠道转运时间，并改变调节肝脏和结肠昼夜节律的基因表达。在人体研究中，N-甲基血清素的剂量依赖性、橙色纤维特异性粪便积累与编码消化果胶聚糖的酶的微生物组基因水平呈正相关。识别这种类型的微生物活动机制具有潜在的治疗意义。

识别人类肠道群落成员的膳食成分代谢产物，并确定这些产物如何介导微生物-宿主及微生物和微生物相互作用，有望产生以改善健康状况的方式调节宿主生物学的新方法。膳食纤维就是这一点的例证。

纤维化学性质复杂；它们包括但不限于结构多样的多糖成分、蛋白质和脂质。膳食纤维摄入量增加与健康状况改善之间的关联已得到广泛认可。一些潜在的中介和机制是众所周知的。例如，通过微生物代谢其他难以消化的植物多糖产生的短链脂肪酸与有益的健康结果有关。肠道微生物群通过将膳食纤维中所含的（多）酚类化合物代谢成更小的生物活性产物来影响它们的生物利用度。

文章模式图（图源自Cell ）

人口增长、气候变化带来的生存威胁以及对环境可持续性的相关挑战已将注意力集中在食品生产上——这包括对食品制造过程中产生的大量无机和有机“废物”的管理。纤维在许多这些制造流程中都有很好的体现，例如，在从不同水果和蔬菜中丢弃的果皮、外皮和种子中。这些副产品中存在的纤维成分反映了它们的不同来源以及食品加工过程中应用的各种机械、物理和化学步骤。除了它们的多糖成分外，纤维还代表了一个潜在的巨大生物储存库，其中包含可能具有促进健康作用的未知或很大程度上未表征的天然分子实体。

定义这些分子种类将解决我们对纤维的理解中的一个重大差距。例如，2020 年全球生产了约 1.4 亿吨柑橘。工业加工水果总重量的近一半用于生产果汁，每年产生数千万吨柑橘废料。这种废物的处置具有挑战性——低 pH 值和高浓度的有机化合物使其难以进行生物管理，处置不当会导致土壤或水生生态系统的破坏，而其高含量的水使焚烧效率低下。提高柑橘废物价值的一种策略是通过提取具有商业重要性的化合物，包括精油、类黄酮、果胶和膳食纤维。

该研究对来自无菌小鼠的肠道内容物的质谱分析以及体外研究揭示了人类肠道微生物群成员（包括卵形拟杆菌）从橙色纤维中释放出 N-甲基血清素。在许可和非许可 N-甲基血清素“挖掘”条件下生长的卵形双歧杆菌菌株的功能基因组分析揭示了多糖利用基因座，其靶向果胶，其表达与该化合物的菌株特异性释放相关。

N-甲基血清素，口服给予无菌小鼠，减少肥胖，改变肝糖生成，缩短肠道转运时间，并改变调节肝脏和结肠昼夜节律的基因表达。在人体研究中，N-甲基血清素的剂量依赖性、橙色纤维特异性粪便积累与编码消化果胶聚糖的酶的微生物组基因水平呈正相关。识别这种类型的微生物活动机制具有潜在的治疗意义。

参考消息：

https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(22)00709-7