《食品科学》：黄烷-3-醇类化合物在体内的吸收、代谢特征与机制研究进展
黄烷-3-醇类化合物基本组成单位的分子骨架是C6—C3—C6，即两个芳香环（A环、B环）之间以一个三碳链的吡喃环（C环）相连，形成最基本的黄烷-3-醇单体，其中以儿茶素、表儿茶素及其衍生物最为常见，再以此聚合形成黄烷-3-醇聚合物（即原花青素），包括二聚体、三聚体和高聚体等。许多国内外研究都证明黄烷-3-醇类化合物在促进健康方面发挥着重要作用，如抗氧化，抗炎，预防心血管疾病、癌症以及衰老相关的代谢综合征。同时随着消费者对于其相关功能性食品和产品的需求增加，以及植物性保健食品和膳食补充剂等商业产品开发的兴起，黄烷-3-醇类化合物在体内的吸收和代谢也受到了关注。
华中农业大学食品科学与技术学院，环境食品学教育部重点实验室的刘若男、杨 宏*、刘 睿*等人将重点探讨黄烷-3-醇类化合物的吸收、代谢及其生物转化的途径，有助于揭示其在体内的生物学作用。
1、黄烷-3-醇类化合物在体内的吸收与分布
黄烷-3-醇类化合物经口摄入后首先进入胃，但在胃部基本不被吸收。6 名健康受试者食用了富含黄烷-3-醇类化合物的可可饮料后，黄烷-3-醇类化合物在胃运输持续约50～60 min，在此期间并未观察到胃内容物中黄烷-3-醇类化合物含量的变化，这表明黄烷-3-醇类化合物在胃环境中稳定，大多数经口摄入的黄烷-3-醇类化合物可以完整地到达小肠，在小肠进行黄烷-3-醇类化合物（主要是单体和少量的低聚体等）的初次吸收，其余大量的黄烷-3-醇类化合物将完好无损地到达大肠。
摄入黄烷-3-醇类化合物后，其代谢产物几乎遍布全身。大鼠摄入原花青素B2后，原花青素B2本身可在小鼠血浆、小肠、肝脏、心脏、肾脏等组织中被检出；其代谢产物在血浆、肝脏、小肠、肾脏、肺、心脏、脑组织和脾脏中被检出，原花青素B2的结合型代谢产物在肝组织中被检出的种类最多，亦有少部分经过血液循环在被肾脏组织富集后排泄。肝脏被认为可能是原花青素及其代谢产物积累的主要器官，而大肠（盲肠和结肠）被认为是机体代谢原花青素非常活跃的器官。
机体摄入黄烷-3-醇类化合物的吸收分布总结见图1。
2、黄烷-3-醇类化合物在体内的代谢
01
代谢机制
黄烷-3-醇类化合物在小肠中的代谢：黄烷-3-醇类化合物在人体内经历多种代谢历程，最先发生代谢的场所是小肠。肠上皮细胞会对黄烷-3-醇类化合物进行结构修饰，通过磺基转移酶、葡萄糖醛酸转移酶和甲基转移酶的作用发生磺酸化、葡萄糖醛酸化和甲基化等。这一过程相当迅速，在1 h内就可在血浆中检测到这些衍生化的代谢产物，同时也表明黄烷-3-醇类化合物进入肠上皮细胞被代谢为衍生物后，再次被排出。
黄烷-3-醇类化合物在大肠中的代谢：许多研究认为肠道微生物参与并促进了黄烷-3-醇类化合物在体内的分解代谢，同时在提高其生物活性和改善生物利用度等方面具有积极效果；另一方面，黄烷-3-醇类化合物可以发挥出良好的肠道菌群调节作用，促进肠道有益菌（主要是双歧杆菌、乳酸菌、阿克曼菌）生长，并抑制肠道有害菌（主要为沙门氏菌、假单胞菌、奇异变形杆菌、致病性大肠杆菌）的繁殖，这种相互作用也被认为是黄烷-3-醇类化合物在生物体内代谢的重要机制之一。
02
代谢动力学
摄入富含黄烷-3-醇类化合物的膳食后，代谢产物主要有3 种类型：母体化合物及其II-相代谢产物、5-碳开环代谢产物（主要为戊内酯类和戊酸类及其II-相代谢衍生物）、小分子的酚酸以及II-相代谢衍生物。后两类代谢物在血浆或尿液中的含量占主导。大鼠摄入红酒的黄烷-3-醇类化合物提取物后，血浆中检测到(-)-表儿茶素、原花青素B1和B2在1 h时浓度达峰值，分别为27、127、101 nmol/L；血浆中黄烷-3-醇单体浓度低于其二聚体浓度，可能是因为单体被II-相代谢酶迅速作用，产生了(表)儿茶素衍生物，如(表)儿茶素-5-葡萄糖醛酸、(表)儿茶素-7-葡萄糖醛酸、(表)儿茶素-3-甲氧基-5-葡萄糖醛酸、3’-甲氧基-(表)儿茶素-5-硫酸盐、3’-甲氧基-(表)儿茶素-5-葡萄糖醛酸等，上述化合物在血浆中的浓度也在摄入1 h达到峰值。
03
代谢途径
黄烷-3-醇单体在小肠中产生的代谢物主要是以(表)儿茶素-3’-O-葡萄糖醛酸、3’-O-甲基-(表)儿茶素-5-硫酸盐和(表)儿茶素-3’-硫酸盐的形式存在，部分母体化合物到达结肠后经历了肠道微生物群介导的生物转化，产生了5-碳环裂变代谢产物，如5-(羟苯基)-γ-戊内酯和5-(羟苯基)-γ-羟基戊酸。
B型原花青素的代谢途径中，首先最为可能发生的是裂解分子结构单元间的黄烷键。原花青素B2与人类粪便菌群混合孵育12 h后，在培养基中检测到(+)-表儿茶素，证明了上述途径。但是，该途径似乎较慢且分解代谢的原花青素B2不到10%；更主要的途径可能是原花青素在特定细菌的作用下，其上部结构单元发生A环裂解将直接形成小分子酚酸，其下部结构单元发生C环裂解或A环裂解以形成代谢物，转化为5-(3’,4’-二羟基苯基)-γ-戊内酯和/或4-羟基-5-(3’,4’-二羟基苯基)戊酸。
04
代谢特征
大肠菌群代谢黄烷-3-醇类化合物的能力随着被代谢化合物分子质量的增大而降低。大鼠分别摄入黄烷-3-醇单体、二聚体、三聚体及多聚体后，对尿液中代谢产物进行分析发现，酚酸类代谢产物的产率依次降低，分别为10%、7%、0.7%和0.5%。两组志愿者分别摄入等剂量的表儿茶素和原花青素低聚体，22%的表儿茶素转化成苯基-γ-戊内酯通过尿液途径排泄；而原花青素低聚体转化为苯基-γ-戊内酯的量非常有限，且前者（摄入儿茶素）苯基-γ-戊内酯通过尿液的排泄量是后者（摄入原花青素）的10 倍，由此可见黄烷-3-醇单体转化为苯基-γ-戊内酯的转化率高于原花青素低聚体。
3、黄烷-3-醇类化合物及其代谢产物的排泄
黄烷-3-醇类化合物代谢产物可随人体的粪便和尿液排出体外。尿液排泄前未被吸收的一部分黄烷-3-醇类化合物以及发生吸收和转化的一些代谢产物（包括部分母体化合物、小肠部分吸收产生的代谢物以及大肠菌群介导的代谢产物）均可通过门静脉到达肝脏并被吸收，其中一部分可通过II-相代谢酶的作用产生结合衍生物，随后随尿液排出；此外，粪便中主要含有未吸收的高分子质量母体化合物、代谢产物及其衍生物。
结语
到目前为止，关于黄烷-3-醇类化合物代谢产物的定性及部分定量工作已经取得很大的进展，同时在黄烷-3-醇类化合物的代谢机制与代谢途径方面也得到了越来越深刻的认识，研究者们将黄烷-3-醇类化合物的代谢归因于肠道菌群的作用。最为关键的是，黄烷-3-醇类化合物对于健康的益处可能更大程度上归因于它们的肠道微生物代谢产物，这意味着黄烷-3-醇类化合物在人体内发挥作用时不再仅局限于母体化合物，这些研究结果表明代谢产物可能会成为改善健康且不具有排斥性和副作用的精准目标物质。但是这些代谢产物发挥生理活性时剂量的确定以及验证这些代谢产物的活性仍有一定的困难，如获得的代谢产物经口摄入时是否会再次发生改变；其在发挥生理功能时的机制仍需进一步的研究和确认；某些目标代谢物的大量获得会面临一些挑战。
本文《黄烷-3-醇类化合物在体内的吸收、代谢特征与机制研究进展》来源于《食品科学》2021年42卷21期213-222页，作者：刘若男，陈婉冰，晏芳芳，刘敏，鲁群，杨宏，刘睿。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20200605-069。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。
修改/编辑：袁艺；责任编辑：张睿梅
图片来源于文章原文及摄图网
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