近日，荷兰瓦赫宁根大学Thi Phuong Nam Bui团队在国际期刊《Nature Microbiology》在线发表题为“Phytate metabolism is mediated by microbial cross-feeding in the gut microbiota”的研究性论文。Willem M. De Vos为第一作者，Thi Phuong Nam Bui为通讯作者，荷兰瓦赫宁根大学为第一完成单位。
膳食成分植酸广泛分布在植物界中，特别是小麦、大米和坚果。植酸因其强的金属螯合特性被视为动物饲料中的抗营养素。然而，到目前为止并没有证据表明人类摄入植酸可能会因矿物质和其他食物成分的生物利用度降低而出现问题。相反，研究发现植物性饮食，包括富含植酸的产品，对健康有益。膳食植酸补充剂已被证明可促进上皮修复、改善葡萄糖代谢、减少炎症并对结肠癌发挥保护作用。植酸参与胰岛素信号传导、葡萄糖代谢、癌症转移和细胞迁移。它是在细胞内肌醇代谢过程中合成的，是哺乳动物中含量最高的肌醇磷酸盐（InsP）之一。然而，目前尚不清楚膳食植酸盐是否可以进入体循环并有助于内源性肌醇多磷酸生物合成。因此，该研究采用核磁共振(NMR)光谱和植酸稳定同位素标记相结合的方法，并辅以毛细管电泳质谱(CE-MS)来检测肌醇磷酸，旨在研究膳食中的植酸如何在体外和体内被人体肠道细菌代谢。结果表明，人类肠道微生物组可以根据微生物组成将植酸转化为不同的短链脂肪酸（SCFA），Mitsuokella spp.是人体肠道中高效且普遍的植酸降解细菌，并且其丰度与人类群体的种族和宿主健康密切相关。此外，肠道菌Mitsuokella jalaludinii和Anaerostipes rhamnosivorans通过3-羟基丙酸酯的协同作用降解膳食植酸，导致有益的SCFA（如丙酸）产生。该研究揭示了膳食植酸盐对宿主健康的有益影响可能来自微生物组的调节，并提供了促进利用微生物协同作用和膳食植酸盐有益干预人类健康的战略方法。
本文要点如下：
1、Mitsuokella spp.，特别是M. jalaludinii，在人类肠道微生物群中普遍存在。使用13C同位素标记的核磁共振光谱、代谢组学和转录组学分析确定了M. jalaludinii中完整的植酸降解途径，包括中间体Ins(2)P/myo-inositol的产生。主要的最终产物3-羟基丙酸通过与Anaerostipes rhamnosivorans的协同作用转化为丙酸，这种作用在体外和小鼠体内都得到了证实。
2、在[13C6]植酸盐给药后，在小鼠盲肠中检测到各种13C标记的成分，而血浆中没有[13C6]Insps或[13C6]肌醇。用共培养上清液处理的Caco-2细胞表现出改善的肠道屏障完整性。该结果表明，微生物群在这种植物化学物质的代谢中发挥着重要作用，而M. jalaludinii和A. rhamnosivorans将其发酵为丙酸的过程可能有助于植酸驱动的健康益处。
3、Mitsuokella spp.与人类肠道中的植酸降解之间存在很强的相关性，并表明普遍存在的M. jalaludinii与A. rhamnosivorans在将植酸分解为SCFA方面具有协同作用。
图1：粪便植酸代谢及植酸降解菌Mitsuokella spp.的鉴定
图2：从机制上洞察M. jalaludinii和A. rhamnosivorans在植酸降解中的协同作用
图3：M. jalaludinii和A. rhamnosivorans在小鼠体内的植酸转化
原文链接：
https://doi.org/10.1038/s41564-024-01698-7
（来源：《菌先声》公众号）
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