南京农业大学食品科技学院李春保教授团队在Molecular Nutrition & Food Research期刊上发表了题为Dietary Hemin Remodels Gut Microbiota and Mediates Tissue Inflammation and Injury in the Small Intestine的研究论文
流行病学研究表明，食用红肉会增加患结直肠癌的风险，这或许与红肉中的高血红素含量有关，过量摄入血红素会破坏肠道屏障和微生物稳态。然而，现有研究大多使用了极高剂量的血红素，远高于实际摄入的剂量。而在放血充分的肌肉组织中，肌红蛋白是血红素的主要来源，其抗消化特性构成了膳食血红素的天然缓释系统，表明肌红蛋白可能与游离血红素表现出不同的营养作用。
本研究采用体外和体内方法来研究膳食肌红蛋白和游离血红素对肠道屏障和小肠微生物的影响。重点探索了肠道微生物相对丰度的变化，并制备了含有肌红蛋白消化物的特定培养基探究关键菌群的响应。这些发现为肌红蛋白如何影响肠道健康和调节肠道微生物组成的潜在机制提供了见解。
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膳食肌红蛋白和血红素对小肠形态、炎症和氧化应激的影响
极高浓度膳食肌红蛋白和血红素造成小肠严重损伤。H&E染色显示LMb和Lhe组的绒毛也很健康，排列有序。相反，HMb和Hhe组的绒毛肿胀，部分碎裂，并有炎症浸润，其中，在Hhe组中观察到更严重的损伤。此外，HMb和Hhe组中的炎症因子含量显著增加。Pearson相关性分析表明每日血红素摄入量与炎症和氧化应激呈强正相关。
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响应肌红蛋白和血红素的特定菌群
LMb组和Lhe组与CN组的小肠菌群相似，而HMb组与Hhe相似。双歧杆菌属、Lachnospiraceae_UCG_006和Staphyloccoccus分别是LMb、HMb和Lhe的特征响应菌，Hhe具有多个特定响应菌，分别是Coriobacteriaceae_UCG-002, Turicibacter, Clostridium_sensu_stricto_1, Pseudomonas, Streptococcus, Eggerthellaceae_Unclassified, Clostridia_UCG-014, Oscillospiraceae_Unclassified和Escherichia-Shigella。此外，研究还发现，双歧杆菌属和乳杆菌属是膳食肌红蛋白和血红素刺激下的关键差异菌。
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未消化的肌红蛋白调控L. reuteri的生长和代谢
体外培养实验表明，低剂量的肌红蛋白及消化物、血红素都能够维持L. reuteri和L. paracasei的正常生长，在高剂量时，完整的肌红蛋白和未完全消化的肌红蛋白都能促进菌的生长，完全消化的肌红蛋白和血红素都强烈地阻碍了菌的生长。小肠微生物的数据表明，高肌红蛋白能够显著增加L. reuteri的丰度，而血红素含量的增加导致L. reuteri丰度降低。此外，对高剂量刺激下L. reuteri培养液进行测定发现，与CN组相比，所有处理组的葡萄糖浓度均更高，其中IL-Hhe和IL-Hhe组的含量显著最高。另一方面，除CN、HMb和G-HMb组外，所有组的乳酸水平都显著较低。这些结果说明高剂量下未被完全消化的肌红蛋白能够增强L. reuteri的增殖潜力和代谢水平。
本研究发现膳食肌红蛋白和血红素在生理可及浓度范围内以剂量依赖性方式损伤小肠组织，且血红素的危害作用更显著。肌红蛋白和血红素对小肠肠道菌群组成也有不同程度的影响。与游离血红素相比，肌红蛋白维持了乳酸杆菌和双歧杆菌的相对丰度，这可能是其组织损伤相对较轻的原因。体外实验表明，肌红蛋白的结构维持是其低细胞毒性的关键因素。综合考虑，本研究提供了每日肉类消费的合理范围。
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原文链接
Li Q, Ke WX, Jiang S, Zhang M, Shan K, & Li CB.* Dietary hemin remodels gut microbiota and mediates tissue inflammation and injury in the small intestine. Molecular Nutrition & Food Research, 2024, 68, 2300889
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文字：李 茜
校编：张 淼
排版：张大卫
审核：李春保
