Cell:膳食纤维被肠道细菌“吃”过后,“隐生元”被有效释放
创作:mildbreeze 审核:mildbreeze 07月01日
  • 使用人源化悉生小鼠模型结合体外实验,发现人肠道菌群可将橙子纤维(生产果汁的副产物)中含有的N-甲基-5-羟色胺(N-Me-5HT)释放出来;
  • 在吃西式饮食的无菌小鼠中,补充N-Me-5HT可减少肥胖、增加肝糖原生成、加速肠道转运、改变肝肠生物钟基因表达;
  • 肠菌“开采”N-Me-5HT的能力具有菌种和菌株特异性,卵形拟杆菌菌株可通过表达果胶聚糖的降解酶来释放纤维中的N-Me-5HT;
  • 人体试验中,橙子纤维零食以剂量依赖的方式,特异性地增加粪便N-Me-5HT含量,且该含量与菌群消化果胶聚糖的酶的基因水平相关。
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mildbreeze
食品生产和加工过程中,不可避免地会产生很多“废料”,比如果皮中的植物纤维。这些纤维中除了含有能被肠道菌群发酵的膳食多糖,还可能隐藏着很多具有生物活性的天然产物,包括一些有潜在健康益处的物质。这些被困在膳食纤维中的物质可能难以通过常规方法提取,而经过微生物酶分解纤维成分后,这些物质或许能被更有效地释放出来。基于这一思路,Jeffrey Gordon团队在Cell发表的最新研究中,建立了一种利用肠菌"开采"植物纤维中含有的天然产物的方法。通过这种方法,他们从食品加工产生的废料橙子纤维中,鉴定出一种未被充分研究的物质N-甲基-5-羟色胺(N-Me-5HT),分析了该物质对小鼠生理的影响,以及特定肠菌从纤维中“开采”N-Me-5HT的可能机制,并在人体试验中初步探索了相关发现的转化潜力。研究者基于这些发现,提出了一个新的概念“celobiotic”(热心肠先生试译为“隐生元”),用于描述这种通过微生物酶的作用释放出来的隐藏在纤维中的生物活性物质。该研究不仅为从食物废料中"挖宝"提供了一套可行的研究方法,也为解析膳食纤维对宿主生理的影响机制,以及肠道菌群在其中的介导作用,提供了新视角。
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Cell [IF:66.85]

Microbial liberation of N-methylserotonin from orange fiber in gnotobiotic mice and humans

悉生小鼠和人类中,橙子纤维中N-甲基羟色胺的微生物释放

10.1016/j.cell.2022.06.004

06-27, Article

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Abstract:收起
Plant fibers in byproduct streams produced by non-harsh food processing methods represent biorepositories of diverse, naturally occurring, and physiologically active biomolecules. To demonstrate one approach for their characterization, mass spectrometry of intestinal contents from gnotobiotic mice, plus in vitro studies, revealed liberation of N-methylserotonin from orange fibers by human gut microbiota members including Bacteroides ovatus. Functional genomic analyses of B. ovatus strains grown under permissive and non-permissive N-methylserotonin “mining” conditions revealed polysaccharide utilization loci that target pectins whose expression correlate with strain-specific liberation of this compound. N-methylserotonin, orally administered to germ-free mice, reduced adiposity, altered liver glycogenesis, shortened gut transit time, and changed expression of genes that regulate circadian rhythm in the liver and colon. In human studies, dose-dependent, orange-fiber-specific fecal accumulation of N-methylserotonin positively correlated with levels of microbiome genes encoding enzymes that digest pectic glycans. Identifying this type of microbial mining activity has potential therapeutic implications.

First Authors:
Nathan D Han,Jiye Cheng

Correspondence Authors:
Jeffrey I Gordon

All Authors:
Nathan D Han,Jiye Cheng,Omar Delannoy-Bruno,Daniel Webber,Nicolas Terrapon,Bernard Henrissat,Dmitry A Rodionov,Aleksandr A Arzamasov,Andrei L Osterman,David K Hayashi,Alexandra Meynier,Sophie Vinoy,Chandani Desai,Stacey Marion,Michael J Barratt,Andrew C Heath,Jeffrey I Gordon

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