肠道细菌可以将膳食中的植酸转化为促进健康的脂肪酸

研究表明，人类肠道细菌，特别是jalaludinii，可以有效地将膳食植酸降解为短链脂肪酸，通过微生物协同作用增强健康益处。

　　

在最近发表在《Nature Microbiology》杂志上的一项研究中，研究人员调查了人类肠道细菌如何代谢膳食植酸盐。

植酸盐在植物界非常丰富，尤其是水稻、小麦和坚果。由于其金属螯合特性，它被认为是动物饲料中的抗营养物质。然而，没有证据表明植酸盐可能会对人类造成问题。相反，植物性饮食，包括富含植酸盐的种子和坚果，对健康有益。

膳食中补充植酸盐已被证明可以促进上皮修复，改善葡萄糖代谢，减少炎症。然而，潜在的分子机制是难以捉摸的。植酸盐参与胰岛素信号传导、葡萄糖代谢、癌症转移和细胞迁移。它是在细胞内肌醇代谢过程中合成的，是哺乳动物中最丰富的肌醇磷酸盐(InsPs)之一。

然而，目前尚不清楚膳食植酸是否能进入体循环并促进内源性肌醇多磷酸生物合成。此前，作者报道了人类肠道微生物群将植酸转化为短链脂肪酸(SCFAs)，但负责转化的肠道微生物尚不清楚。

研究结果

在目前的研究中，研究人员评估了人类肠道微生物群对膳食植酸盐的代谢。首先，他们将两名供者(A、B)的粪便样本在添加了13C6 insp6的培养基中培养。收集上清液进行13c核磁共振(NMR)检测。此外，将未标记的粪便富集物转移到新鲜的植酸培养基中。

供体A的粪便微生物群在数小时内将13C6 InsP6代谢为13C2醋酸酯和13C3 3-羟丙酸酯，24小时后将13C3丙酸酯代谢为13C3丙酸酯。另一方面，供体B的粪便微生物组将13C6 InsP6缓慢代谢为13C2醋酸酯和13C4丁酸酯。接下来，从第三个非标记的植酸富集中分离基因组DNA进行测序。

这表明两个不同的微生物群落富集:在供体A中富集最多的是Ruminococcaceae、Butyricicoccus和Mitsuokella，而在供体B中富集最多的是Mitsuokella、Escherichia coli/Shigella和Butyricicoccus。在植酸培养结束时，大多数物种的相对丰度下降;然而，在两种富集条件下，Mitsuokella spp均有所增加。jalaludinii是优势种。

接下来，研究小组分析了来自一般人群队列(HELIUS)的6000多人的微生物组。他们鉴定出三种与M. jalaludinii或M. multitacida相似的Mitsuokella扩增子序列变体。接下来，研究人员从供体A中分离出一株jalaludinii菌株，它在植酸盐上快速生长。

其基因组与类型菌株DSM13811T相似，具有高度相似的植酸降解途径基因。接下来，在含有肌醇或植酸盐的培养基中培养M. jalaludinii DSM13811T。它在植酸培养基中迅速生长，3.4小时内翻倍，而在肌醇培养基中7小时。然而，不同条件下的代谢物产量保持相似。

接下来，研究小组在含有13C6肌醇或13C6植酸盐的碳酸氢盐缓冲培养基中培养贾拉卢迪尼分枝杆菌。它能迅速将植酸转化为几种代谢物，3-羟丙酸、乳酸和琥珀酸是主要的末端代谢物。肌醇和肌醇-2-单磷酸的积累证实了它们是植酸降解的中间体。

此外，也证实了M. jalaludinii使用13C6肌醇，其转化为3-羟基丙酸盐、琥珀酸盐和乳酸盐。转录组学分析显示，在植酸培养基中生长期间，肌醇转运蛋白、ATP合成酶和高亲和力磷酸盐转运系统基因等的表达增加。此外，外质植酸酶基因组成性表达。

接下来，研究小组研究了鼠李糖厌氧菌和M. jalaludinii在植酸降解中的协同作用，因为在粪便中添加鼠李糖厌氧菌可以提高丙酸的形成。在共培养中检测到醋酸盐和丙酸盐，但乳酸盐和3-羟丙酸盐仅在单一培养中积累。协同作用是由于3-羟丙酸的种间转移。

然而，鼠李糖草对jalaludinii菌的植酸脱磷酸化作用有限。最后，用13C6 InsP6攻毒的小鼠分别灌胃jalaludinii、两种细菌或无菌对照，评估两种细菌之间的体内协同作用。盲肠13C6、InsP6水平在3、6小时后显著降低。

细菌处理组的贾拉鲁氏分枝杆菌的结肠水平升高，而鼠李糖单胞菌的水平仅在联合处理组升高。值得注意的是，在6小时时，InsP6水平的差异较小，表明残留的小鼠微生物组降解了InsP6。丙酸积累在细菌处理小鼠和对照组之间无显著差异。jalaludinii组盲肠13c3 -羟丙酸水平显著升高。

结论

研究人员表明，人类肠道微生物组可以根据微生物组成将植酸转化为不同的短链脂肪酸。Mitsuokella是肠道中普遍存在的高效植酸降解菌。此外，研究还揭示了鼠李糖苷与M. jalaludinii通过3-羟丙酸相互作用产生丙酸的协同作用。总的来说，这些发现可能会促进利用微生物协同作用和植酸盐进行有益健康干预的战略方法。