膳食纤维摄入重塑色氨酸代谢，促进肠道健康，降低疾病风险

色氨酸是人类饮食中的关键氨基酸，它被肠道微生物分解，转化为多种代谢物，对人类健康有各种影响。最近发表在《美国营养学杂志》上的一项研究 自然微生物学 检查增加膳食纤维摄入量后色氨酸代谢的情况。

学习： 膳食纤维通过肠道微生物群中的代谢相互作用指导微生物色氨酸代谢. 图片来源：Tatjana Baibakova / Shutterstock.com

肠道中的色氨酸代谢

在胃肠道中，色氨酸分解为吲哚、吲哚乳酸 (ILA) 或吲哚丙酸 (IPA)。吲哚水平高与慢性肾病有关，而 ILA 则具有预防饮食过敏的作用。IPA 与 2 型糖尿病呈负相关，并且已被证明有益于肠道粘膜完整性并降低动脉粥样硬化的风险。

其他色氨酸代谢物维持上皮屏障和免疫功能，调节炎症和关键代谢途径，并提供针对传染病的保护。相反，一些分子，如吲哚，被肝脏代谢成毒素，在慢性肾病中积累，随后加剧病情。肠道吲哚水平高也会增加持续性肾病的风险 艰难梭菌 结肠感染。

吲哚是人类和小鼠中最丰富的色氨酸代谢物，占所有色氨酸代谢物的 75%。多种微生物通过色氨酸酶将色氨酸分解代谢为吲哚，或通过其他途径将色氨酸分解代谢为 ILA/IPA。

多项研究表明，膳食纤维有助于减少蛋白质被结肠微生物分解成有毒副产物。膳食纤维还能增加食物通过肠道的运输量，从而增加结肠中碳水化合物的利用率，最终防止蛋白质分解代谢。

最近的研究表明，可发酵纤维摄入量与色氨酸代谢之间存在潜在关联。当前的实验研究旨在探索可发酵碳水化合物对肠道色氨酸代谢的作用。

关于研究

研究人员进行了 体外 和 体内 小鼠实验评估肠道微生物对色氨酸作为底物及其代谢终产物的竞争。

产孢梭菌， 厌氧假单胞菌， B. 太古藻和 大肠杆菌 被选为代表性菌株，用于研究人工肠道微生物组 体外 环境。然后将这些发现与使用从人类粪便样本中分离的复杂微生物群落进行的实验进行了比较。

这项研究表明了什么？

在三社区模型中， 活 和 体外 实验表明 大肠杆菌 竞争 C. 产孢子菌 代谢色氨酸。 大肠杆菌 产生吲哚，而 产孢梭菌 生产 ILA 和 IPA。

补充碳水化合物，即使浓度很低，也会抑制 大肠杆菌 色氨酸酶活性增加两到四倍，从而减少吲哚的产生。 产孢梭菌 即使补充了五到十倍的葡萄糖浓度，它也不会使用碳水化合物，这表明它更喜欢氨基酸。

这些发现表明 大肠杆菌 和 产孢梭菌 受生长培养基中碳水化合物的可用性的影响，而不是色氨酸代谢细菌的丰富程度。

虽然饮食中的单糖不会到达结肠，但它们来自膳食纤维的分解。当将复合碳水化合物果胶添加到生长培养基中时， 多形拟杆菌 将果胶分解成简单的糖，从而进行交叉喂养 大肠杆菌。

果胶补充剂上调 大肠杆菌 基因，调节纤维降解产物的利用率 16 至 64 倍。这导致吲哚水平降低，而 大肠杆菌 丰富，如 大肠杆菌 与色氨酸相比，它更喜欢简单的糖。

虽然丰富的 产孢梭菌 随着果胶消耗的减少，ILA 和 IPA 水平随着更多的色氨酸被利用而增加。 产孢梭菌. 此外，抑制吲哚的产生可显著增加肠道中其他代谢途径可用的色氨酸。

人类粪便培养物也表现出类似现象，从而支持了吲哚水平随膳食纤维摄入量增加而下降的观察结果。当将粪便微生物群移植到无菌小鼠身上时，结果相似，表明膳食纤维抑制了多种肠道菌种的吲哚生成。

对人类健康的影响

我们的研究结果解释了为什么食用可发酵纤维会抑制吲哚的产生，但会促进与健康益处相关的其他色氨酸代谢物的产生”

肠道中微生物底物和可发酵碳水化合物的可用性影响色氨酸代谢的方向。因此，色氨酸代谢物的相对丰度会通过其对特定细菌种类的影响而改变。

该研究结果对旨在改善肠道健康和预防代谢紊乱的饮食建议具有深远意义。增加可发酵纤维的摄入量可能导致肠道微生物代谢发生变化，从而增加支持肠道粘膜完整性、免疫力和代谢健康的代谢物的产生。