槲皮素与肠道菌群相互作用及其生物学意义实验研究

Quercetin is a bioflavonoid，ubiquitously distributed in plant foods. Preliminary studies indicate that about 50% of quercetin may be hydrolyzed to some beneficial metabolic products when interact with the large intestinal bacteria. In this study, in vitro investigate quercetin effects on gut microbiota proliferation, analysis bacteria strain and mixed bacteria specific metabolites, and the effects of metabolites on strain adhesion properties to Caco-2 cell, at the same time, optimize gut microbiota metabolizes related enzymes, protein and strain mRNA expression. In vivo, compare broad spectrum antibiotics treated mices blood quercetin and its metabolites content, intestinal barrier functions related indexs (zonnula occludens, occludin, diamine oxidase, cell cytokines including TNF-α,IFN-γ,IL-10) expression, and feces microflora structure, functions and related genetic informations by HPLC-MS, Western-blot, meta-genomic sequencing analysis, respectively. Through study we expect to reveal gut microbiota effects on quercetins metabolism and the potential form of quercetins biological functions. Research result can improve quercetin bioavailability, can be used as a guide for enhance human health conditions through nutritional regulation.

槲皮素广泛分布于植物性食物之中，具有多种生物活性的类黄酮类物质。已有初步研究表明，约有50%左右的槲皮素在大肠菌群作用下生成可能对机体有益的代谢产物。本研究在体外探讨槲皮素对肠道菌群生长繁殖的影响，同时观察分析菌株或混合菌特异性代谢产物及其对肠道菌群与Caco-2细胞粘附作用的影响，肠道菌群代谢相关酶活性、蛋白和基因表达变化的影响；在体内，采用HPLC-MS、Western-blot、宏基因组测序等方法分析广谱抗菌素处理前后粪便中菌群结构、功能等相关信息，探讨血浆槲皮素及代谢产物含量变化，检测肠屏障功能相关蛋白、酶活性、细胞因子表达。通过研究可望分析出肠道菌群与槲皮素代谢相互作用和途径相关信息，以及槲皮素在体内发挥潜在作用的有效形式。研究对于利用营养调节、优化肠道菌群来预防疾病，提升人类健康水平有着重要的理论和实践意义，也为进一步认识槲皮素生物学作用的途径提供新的依据。

膳食是影响肠道菌群结构和功能的主要因素之一。植物性食物中富含的槲皮素可防治多种疾病促进宿主健康，其潜在机制可能是通过调整肠道菌群结构和功能。本研究结合体内外实验探讨槲皮素对肠道菌群的恢复作用及其机制。方法 在体外用不同浓度槲皮素干预常见10种（4种有益菌，2种中性菌，4种有害菌）肠道单菌观察其生长繁殖和代谢产物的影响，以及槲皮素处理的菌体及代谢物对肠上皮细胞Caco-2的存活率的影响。在体内，建立菌群失衡小鼠模型基础上用HPLC，Western-blot，宏基因组学方法探讨槲皮素对肠道菌群结构、功能、基因表达、代谢产物的影响，以及肠组织结构和肠粘膜屏障功能的影响。结果 在体外200umol/L槲皮素可以促进肠道2种乳酸杆菌的生长，抑制中性菌和2种有害菌的繁殖。并且槲皮素处理过的有益菌体可提高Caco-2细胞的存活率。动物实验结果表明含0.2%槲皮素的AIN-93饲料喂养可促进小鼠肠道益生菌群的恢复，优势菌属有Bifidobacteria、Akkermensia、Faecalibaculum，与普通AIN-93饲养组比槲皮素可显著促进丙酸和丁酸等代谢产物的生成，提高肠粘膜屏障功能、抗炎水平，肠粘膜紧密连接蛋白（Zo-1，Occludin）表达，降低肠粘膜通透性。另外，不同数据库中肠道菌群基因表达和代谢通路注释结果表明槲皮素可提高磷酸转移酶、糖酵解、丙酮酸代谢、紧密连接途径，降低鞭毛组装和脂肪酸代谢通路及相关基因表达而促进丙酸和丁酸的生成来促进肠道菌群结构的恢复和肠屏障功能的稳定性。结论 膳食槲皮素可促进肠道益生菌的生长，保护肠粘膜屏障功能，可用作益生元，应用于菌群失衡而引起的相关疾病的防治。