Cell：新发现！肠道菌群或能开发膳食纤维来为宿主机体释放有益的营养物质！

由非苛刻的食品加工方法所产生的副产品流中的植物性纤维或能代表多样化、天然存在的且具有生理活性的生物分子生物库；近日，一篇发表在国际杂志Cell上题为“Microbial liberation of N-methylserotonin from orange fiber in gnotobiotic mice and humans”的研究报告中，来自华盛顿大学等机构的科学家们通过研究发现，特定的人类肠道微生物或能挖掘膳食纤维来提取营养物质，否则人类机体中将无法获得这些营养物质，文章中，研究人员阐明了诸如水果和蔬菜的果皮种子等食物生产中的纤维副产物或许会成为促进人类健康的有益生物分子的一种来源。

新发现！肠道菌群或能开发膳食纤维来为宿主机体释放有益的营养物质。

图片来源：DOI: 10.1016/j.cell.2022.06.004

包括人口生长、气候改变和COVID-19流行所引起的社会混乱等多种因素都将注意力集中在粮食的生产上，这就包括考虑食品生产过程中所产生的大量废物以及通常会被丢弃的东西的潜在营养价值，这些副产品流中存在的纤维组分往往会反映其不同的来源以及在食品制造过程中所应用的不同类型的步骤。

医学博士Jeffrey I. Gordon说道，这些副产品流或许代表了一种可持续、可扩展以及未被定性的生物分子的来源或生物大分子。文章中，研究人员首先研究了携带人类常见肠道菌群的小鼠群体，以及并不含有任何微生物的无菌小鼠群体，小鼠被喂食高脂肪、低纤维饮食（美国很多人日常的典型饮食模式），无论是否使用从橙子或豌豆中提取的纤维来补充小鼠的饮食，结果研究人员识别出了一种名为N-甲基羟色胺（N-methylserotonin）的分子，只有当小鼠被收集的人类肠道微生物所定植并给予了含有橙子纤维的饮食后才会释放该分子。

研究人员测试了49种不同类型的人类肠道菌群，并识别出了一种名为卵形拟杆菌（Bacteroides ovatus）的肠道菌群，其能有效利用来自橙子纤维中的N-甲基羟色胺，利用创新性的分子分析，研究人员表示，卵形拟杆菌或能产生人类基因中缺失的酶类，这种酶类的功能就好像分子剪刀一样能拆解将N-甲基羟色胺包裹在橙子纤维中的复杂的糖类结构。随后研究人员继续分析N-甲基羟色胺的生物学效应，当给予无菌小鼠时同时让其摄入不含有橙子纤维的美国高脂肪饮食时，N-甲基羟色胺或能减少宿主机体的脂肪储存，并改善其肝脏中的糖类代谢，且能产生更快速的肠道转运时间。

随后研究人员发现，其通过对小鼠进行的临床前研究中获得的结果或能转化到人类中，在一个雄性的临床试验中，他们发现，摄入含有橙子纤维零食的人群或许粪便样本中的N-甲基羟色胺水平会增加，这种效应或许是纤维特异性的，当摄入含有豌豆纤维的零食时或许就不会出现这种效应，此外，摄入含有橙子纤维的零食的同时，参与者机体肠道微生物组中存在的特定微生物基因的水平会明显增加，其或许会分解捕获橙子纤维中N-甲基羟色胺的多糖分子。

研究人员所使用的方法强调了微生物组科学、食品科学和营养学之间的关联，该研究强调了膳食纤维并不是一个实体而是很多个实体，同时研究人员提出了一个框架来确定能负担得起和可持续的纤维来源以及相关的营养物质，并能利用食物加工过程中的副产物，否则这些副产物将会被作为废物丢弃。目前科学家们对N-甲基羟色胺的了解相对较少，但其在结构上类似于血清素，而血清素是一种在机体情绪、睡眠和其它关键功能上扮演关键作用的神经递质；此外研究人员还确定，N-甲基羟色胺或许仅存在于极少数的纤维类型中，他们测试了130多种可食用的植物，包括诸如玉米、小麦和大米等主要食物类型，结果发现，仅在少数辣椒（但不是辣椒、甜椒或黑胡椒）中含有N-甲基羟色胺。

图片来源：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0092867422007097

研究者表示，血清素参与了机体的多个过程，从情绪到食欲再到消化系统的健康，如今我们试图解析N-甲基羟色胺与血清素本身的作用相似或不同的程度，我们观察到给予小鼠N-甲基羟色胺会让其产生潜在的有益效应，但重要的是要确定是否其具有与血清素不同的特征。本文研究还提出了一些可能性的方法，包括利用选定的纤维来补充饮食，这些纤维的产生方式能保留其宝贵的“可开采”生物分子的内容，诸如此类纤维对于消费者的益处或许部分与肠道微生物组的组成有关，在某些情况下，纤维和由善于开采有益纤维的相关生物大分子的细菌所组成的益生菌的组合或许是个性化营养食谱的一个重要的部分。

在理想状况下，研究人员希望能根据每一个人机体的微生物组，尤其是其所拥有的开采特定纤维的代谢能力来推荐适合每个人的纤维；不同的纤维拥有独特而又丰富的生物大分子群，而单一的肠道微生物组也将拥有开发营养物质的不同能力，包括已知的生物大分子和尚未发现的生物大分子；本文研究的潜力巨大，其或有望揭示人群个性化营养的巨大潜力。（生物谷Bioon.com）

原始出处：

Nathan D.Han,Jiye Cheng,Omar Delannoy-Bruno，et al. Microbial liberation of N-methylserotonin from orange fiber in gnotobiotic mice and humans, Cell (2022). DOI: 10.1016/j.cell.2022.06.004