化学与生活

肠道菌群对中药成分的代谢作用

肠道菌群对于中药成分的代谢途径主要以水解和还原反应为主,所涉及的代谢酶,主要有水解酶、氧化还原酶、裂解酶等。中药有效成分通常需要在特定代谢酶作用下,才能转化为具有药理或者毒理作用的活性成分。近年来,肠内菌在单体成分的研究取得了较大的进展,同时,对于单味以及多味中药的研究也日渐深入。下面将较为系统综述中药常见的五类成分肠内菌代谢的研究进展。

02

黄酮类化合物在体内和体外都具有多种生物活性,有抗菌、抗炎、抗肿瘤、抗氧化作用及治疗心血管疾病等[1]。黄酮苷类成分普遍含葡萄糖苷键,对于含苷键的药物进行水解是肠道菌群代谢的一大特征。

在肠道细菌的作用下,黄酮苷首先在肠道内水解生成苷元,然后生成酚酮类,进而生成酚酸。水解和还原反应是黄酮类化合物在肠道代谢的主要反应。异黄酮还原产物还会发生去酮反应,儿茶素类会发生去羟基反应[2,3]。杨秀伟等[4]采用人肠内细菌对中药罗汉果中山柰苷进行生物转化,发现山奈苷可被转化成山柰酚3-O-α-L吡喃鼠李糖苷、山柰酚7-Oα-L吡喃鼠李糖苷、山柰酚和对羟基苯甲酸(Figure 1)。张蔚[5]用人体肠道细菌对柚皮苷、甘草苷、橙皮苷、新橙皮苷、毛蕊异黄酮苷及芒柄花苷这6种黄酮苷类成分进行生物转化,分别得到主要代谢产物包括各自的对应的苷元,乙酰化产物、氢化产物、甲基化产物、去羟基化产物、去甲氧基化产物等。另据文献报道[6, 7]人肠道细菌可将葛根素还原转化成大豆苷元和毛蕊异黄酮(Figure 2)。

03.

Figure 1 人肠内细菌对中药罗汉果中山柰苷生物转化图.

04

Figure 2 人肠道细菌对葛根素的生物转化图.

05

中药成分中生物碱类主要有抗抑郁、抗炎、抗癌、调节免疫、胃肠消化系统等作用[8]。赵宇峰等[9]采用人肠内细菌和乌头碱体外温孵的方法,探讨乌头碱的代谢产物在人肠内的生物转化,结果发现其可被人肠内细菌转化,通过脱乙酰基、脱苯甲酰基、脱甲基、脱羟基以及酯化反应产生新型的单酯型、双酯型和脂类生物碱等10余种代谢产物。

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大部分酚酸以结合其他化合物的形式存在,这意味着它们只有在肠道微生物的分解或代谢后才能发挥作用[10]。人体摄入绿原酸后,肠道菌群产生的酯化酶能将其裂解为咖啡酸和奎尼酸[11],咖啡酸在肠内菌中的代谢途径见Figure 3。在体外,在含有人体粪便泥的中性缓冲液中加入绿原酸纯品进行厌氧孵化,检测到绿原酸的主要代谢产物是3-(3-羟苯基)-丙酸[12]。Gonthier等[13]发现咖啡酸经人体粪便菌群生物转化后,主要产物是3-羟基苯丙酸和苯甲酸。Knockaert等[14]发现在30℃条件下将植物乳杆菌和丘状乳杆菌培养到稳定期后,植物乳杆菌能将阿魏酸转化成乙烯基愈创木酚和氢化阿魏酸,而丘状乳杆菌仅能将阿魏酸转化成乙烯基愈创木酚。

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Figure 3 人肠道细菌对咖啡酸的生物转化图.

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木脂素类化合物结构多样,木脂素类化合物的药理作用涉及心血管系统、抗肿瘤、抗氧化、抗病毒等多方面[15]。文献报道发现[16],人粪便菌群在厌氧条件下能将马台树脂醇和开环异落叶松脂素分别生物转化成为肠内二酯和肠二醇。

09

蒽醌类化合物是各种天然醌类化合物中数量最多的一类化合物,具有抗菌消炎、抗病毒、抗癌、保肝利胆等多种药理活性[17]。中药大黄和番泻叶中含有蒽酮苷类化合物番泻苷,其本身无泻下作用,经大肠菌群作用后生成番泻苷元,可发挥泻下作用。Song 等[18]对大黄提取物的14种蒽醌类成分(芦荟大黄素-O-苷,大黄素-O-苷,大黄素甲醚-O-苷和相应的苷元)进行大鼠肠内菌生物转化研究,鉴定了12种肠菌代谢产物,主要代谢途径为氢化或乙酰化。

10

皂苷类成分具有非常广泛的药理活性和临床应用,包括抗肿瘤、抗炎、抗心脑血管疾病、调节中枢神经系统、血液系统、免疫系统等[19]

夏小燕等[20]研究总结发现,肠道中的细菌Bacteroides JY-6、Bacteroides sp.、Bifidobacterium sp.和 Fusobacterium sp等能够代谢人参皂苷成分,目前研究较多的人参皂苷主要有 Rg1、Rb1、Re、F11等。

 

总结与展望

近些年来,中药成分的肠内菌代谢研究迅猛发展,但人体内肠内菌群的种类与数量因西药抗生素等药物的长期使用已发生了改变,这必将导致中药以中药复方在肠道内的代谢途径以及产物发生变化。因此,对于中药肠内菌代谢的深入研究不仅有利于揭示中药真正的有效成分和作用机制,也有助于降低中药在使用中产生的毒副作用。

 

参考文献

[1]    马锐, 吴胜本. 中药黄酮类化合物药理作用及作用机制研究进展[J]. 中国药物警戒, 2013(05):286-290.

[2]    潘亚平, 张振海, 丁冬梅, 贾晓斌. 黄酮类化合物肠道细菌生物转化的研究进展[J]. 中国中药杂志, 2013(19):3239-3245.

[3]    Tsuji, Moriyama, Nomoto, Miyanaga, Akaza. Isolation and characterization of the equol-producing bacterium Slackia sp. strain NATTS[J]. Arch Microbiol, 2010,192(4):279-287.

[4]    杨秀伟, 张建业, 徐嵬, 李军, 张蔚青. 山柰苷的人肠内细菌生物转化研究[J]. 药学学报, 2005(08):717-721.

[5]    张蔚. 二氢黄酮苷及异黄酮苷与人体肠道细菌的相互作用研究[Z]. 南京中医药大学, 2014: 硕士, 151.

[6]    Jin, Nishihata, Kakiuchi, Hattori. Biotransformation of C-glucosylisoflavone puerarin to estrogenic (3S)-equol in co-culture of two human intestinal bacteria[J]. Biol Pharm Bull, 2008,31(8):1621-1625.

[7]    Nakamura, Nishihata, Jin, Ma, Komatsu, Iwashima, Hattori. The C-glucosyl bond of puerarin was cleaved hydrolytically by a human intestinal  bacterium strain PUE to yield its aglycone daidzein and an intact glucose[J]. Chem Pharm Bull (Tokyo), 2011,59(1):23-27.

[8]    柏云娇, 于淼, 赵思伟, 陈鹰翔, 常铠麟. 生物碱的药理作用及机制研究[J]. 哈尔滨商业大学学报(自然科学版), 2013(01):8-11.

[9]    赵宇峰, 宋凤瑞, 越皓, 国新华, 李慧琳, 刘志强, 刘淑莹. 16-O-去甲基去氧乌头碱在肠内细菌中的生物转化研究[J]. 分析化学, 2007(12):1711-1715.

[10]  Russell, Labat, Scobbie, Duncan, Duthie. Phenolic acid content of fruits commonly consumed and locally produced in Scotland[J]. Food Chemistry, 2009,115(1):100-104.

[11]  Plumb, Garcia-Conesa, Kroon, Rhodes, Ridley, Williamson. Metabolism of chlorogenic acid by human plasma, liver, intestine and gut microflora[J]. Journal of the Science of Food and Agriculture, 1999,79(3):390-392.

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[13]  Gonthier, Remesy, Scalbert, Cheynier, Souquet, Poutanen, Aura. Microbial metabolism of caffeic acid and its esters chlorogenic and caftaric acids by human faecal microbiota in vitro[J]. Biomed Pharmacother, 2006,60(9):536-540.

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[15]  孟林, 王艳春. 木脂素的研究进展[J]. 吉林医药学院学报, 2013(05):383-385.

[16]  Heinonen, Nurmi, Liukkonen, Poutanen, Wahala, Deyama, Nishibe, Adlercreutz. In vitro metabolism of plant lignans: new precursors of mammalian lignans enterolactone and enterodiol[J]. J Agric Food Chem, 2001,49(7):3178-3186.

[17]  曹亮, 周建军. 蒽醌类化合物的研究进展[J]. 西北药学杂志, 2009(03):237-238.

[18]  Song, Xu, Xu, Dong, Tian, Zhang. Metabolic analysis of rhubarb extract by rat intestinal bacteria using liquid chromatography-tandem mass spectrometry[J]. Biomed Chromatogr, 2011,25(3):417-426.

[19]  樊永蓉, 廖庆文. 中草药中皂苷类有效成分药理作用研究现状[J]. 湖南中医药导报, 2003(11):52-53.

[20]  夏小燕, 居文政, 谈恒山. 肠道菌群对中药皂苷类成分的代谢研究进展[J]. 中国中医药信息杂志, 2008(02):96-98.

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