深圳大学郑家荣教授、索昊博士在JAFC发表封面论文揭示红葡萄酒多聚多酚可通过调节肠道菌群而改善机体代谢性疾病

【封面文章】深圳大学郑家荣教授、索昊博士在JAFC发表封面论文揭示红葡萄酒多聚多酚可通过调节肠道菌群而改善机体代谢性疾病

JOURNAL OF AGRICULTURE AND FOOD CHEMISTRY（IF：5.279）

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研究背景

大量的研究报道已经证明适量饮用红葡萄酒可有助于控制肥胖以及预防心血管疾病的发生，其主要归因于其中的多酚类物质。目前绝大多数相关报道都是针对于红葡萄酒中分子结构明确，易于获得的小分子量或低聚体化合物，如原花青素（低聚/多聚）、花色苷、黄酮醇、儿茶素-花青素缩合体、白藜芦醇等。然而，从定量分析的结果看，以酒龄一年的红葡萄酒为例，白藜芦醇在总多酚含量的占比仅为0.3%。显然白藜芦醇并不是葡萄酒产生生物活性的主要功能成分。在红葡萄酒中，存在着一类分子量大，结构组成复杂的复合体成分—高分子量多聚多酚(HPPCs)，如Figure 1所示。从结构组成来看，HPPCs不仅包括来自于葡萄本身的多酚类物质，也包括一些在酿酒过程中由于微生物代谢而形成的新型酚类化合物，这一反应过程在葡萄酒的发酵和陈酿过程中会持续存在，从而使HPPCs的结构组成更加复杂，分子量巨大。从定量分析的结果来看，HPPCs占总多酚的含量可高达80%以上，这一研究结果表明，HPPCs是葡萄酒多酚主要的存在形式。当人们饮用红葡萄酒时，主要发挥功效的活性物质极有可能为HPPCs。由于HPPCs化学结构组成复杂，分子量大，以多酚化合物为组成骨架，因此其有很大的机率可以抵抗胃肠消化，而进入结肠中，与肠道菌群互作。目前国内外关于HPPCs的体内外生物活性研究报道极少，少数报道集中于其物理特性的测试与结构组成分类的鉴定，而关于HPPCs与肠道菌群互作的研究报道仍是空白。

研究方法

在本研究中，研究人员通过ODS开放柱色谱法结合透析膜过滤法获得到分子量大于8KDa的HPPCs。模拟人体胃肠消化考察HPPCs的稳定性，以及在消化过程中对三种与代谢性疾病相关的酶活性的抑制能力进行测定。体外结肠发酵实验中，考察了HPPCs对健康人粪便中肠道菌群的影响，并采用GC-MS法检测了粪便发酵过程短链脂肪酸含量的变化。此外，研究人员也测定了胃肠消化和粪便发酵过程中HPPCs的抗氧化能力水平的变化，选取同一瓶红葡萄酒低分子量多酚复合物（OPCs）作为实验对照组。

研究结果

如Figure 2所示，消化前后的HPLC色谱图可以表明经过胃和小肠消化后其化学结构整体并没有发生显著变化，仍然以一种保留时间较长的“宽包峰”形式存在，这一结果表明HPPCs没有被胃和小肠消化降解，基本可以顺利到达结肠中。此外，HPPCs对三种与代谢性疾病相关的三种酶(α-amylase, lipase,cholesterol esterase)的活性均有一定的抑制作用。体外微生物厌氧发酵结果表明HPPCs可以影响健康人肠道菌群的结构组成，相比空白组（Blank）与对照组红葡萄酒低分子量多酚复合物（OPCs）而言，HPPCs不仅可以显著提升Bacteroidetes/Firmicutes的相对丰度值的比例（Figure 3），也可以增加肠道菌群种类的多样性和复杂性。此外，经过肠道菌群作用，HPPCs的抗氧化能力要高于未发酵前，在结肠发酵4h时，短链脂肪酸的生成总量达到最大值。

Figure 1.Chemical structure of high-molecular- mass polymeric polyphenols in red wine1. (Pro)anthocyanidins-hydrolysable tannins (condensation products) 2. Anthocyanidins-procyanidins (condensation products) 3. Pro(antho)cyanidins skeleton 4. Proanthocyanidins-amino acids (condensation products)

5. (Pro)anthocyanidins-phenolic acids (condensation products)

Figure 2. Stability of HPPCs against gastrointestinal digestion was analyzed by high-performance liquid chromatography (HPLC). HPLC chromatograms (280 nm) of the original (black curve), HPPC-SGD (red curve), and HPPCs-SID (green curve) samples are shown

Figure 3. Microbial composition at the phylum level (A, stack column; B, relative abundance of Firmicutes; C, relative abundance of Bacteroidetes; D, relative abundance of Actinobacteria; E, relative abundance of Proteobacteria; and F, ratio of Bacteroidetes to Firmicutes (B/F)). One-way ANOVA was carried out for relative abundance and ratio of Bacteroidetes to Firmicutes (B/F). Data are presented as mean ± standard error (n = 3), and different letters indicate significant differences at P < 0.05.

综上所述，体外实验证明红葡萄酒中的高分子量多聚多酚（HPPCs）可作为一种潜在的，作用于肠道菌群靶点的新兴调节剂。适度饮用红葡萄酒极有可能通过调节肠道菌群而预防代谢性疾病。

专 家 简 介

索昊（第一作者），博士、深圳大学高等研究院博士后，从事葡萄与葡萄酒多酚，药物代谢与动力学（大分子肽类药物与天然活性小分子产物），食品安全与营养，转化医学研究。发表多篇SCI一区研究论文。

郑家荣（通讯作者），现任深圳大学高等研究院特聘教授。2009年于香港大学生命科学院获得博士学位，随后在美国纽约石溪大学医学院从事博士后研究, 曾任北京大学工学院特聘研究员、澳门科技大学助理教授、美国纽约石溪大学研究助理教授。研究方向主要包括两方面：1）食品加工过程有害物质形成的调控策略及其调控机理；2）抗慢性病天然产物衍生物开发及其抗病机制。近年来，在国际高水平期刊发表论文70余篇，总引用次数超过4800次（谷歌学术），H指数33，曾担任英国皇家化学学会子刊RSC Advances副主编，同时是多家国际学术期刊编委及审稿人。作为课题负责人承担国家科技部重点研发计划（1205万元）和广东省重点研发计划，以核心人员报批广东省“珠江人才计划”引进创新创业团队和深圳市高层次人才团队（孔雀团队），目前团队总经费超过5000万元以上。

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