黃烷-3-醇類化合物在體內(nèi)的吸收、代謝特征與機(jī)制研究進(jìn)展

劉若男，陳婉冰，晏芳芳，劉 敏，魯 群，楊 宏，劉 睿,*

（1.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，環(huán)境食品學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430070；2.武漢市蜂產(chǎn)品質(zhì)量控制工程技術(shù)研究中心，湖北 武漢 430000；3.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部華中都市農(nóng)業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430000）

黃烷-3-醇類化合物基本組成單位的分子骨架是C6—C3—C6，即兩個(gè)芳香環(huán)（A環(huán)、B環(huán)）之間以一個(gè)三碳鏈的吡喃環(huán)（C環(huán)）相連，形成最基本的黃烷-3-醇單體，其中以兒茶素、表兒茶素及其衍生物最為常見(jiàn)，再以此聚合形成黃烷-3-醇聚合物（即原花青素），包括二聚體、三聚體和高聚體等。根據(jù)聚合方式的不同將黃烷-3-醇聚合物分為A型原花青素和B型原花青素，B型原花青素是基本結(jié)構(gòu)單元之間通過(guò)C4—C8鍵或C4—C6鍵連接而形成，而A型原花青素還在C2—C7、C2—C5間形成醚鍵[1]。黃烷-3-醇類化合物分布廣泛，水果（葡萄、蘋(píng)果、藍(lán)莓和蔓越莓等）及其制品、豆類（鷹嘴豆、蠶豆、蕓豆和小扁豆等）、堅(jiān)果（夏威夷果、榛子和開(kāi)心果等）、谷物（高粱）、中草藥（銀杏、黃連和桂皮等）等都是黃烷-3-醇類化合物的重要來(lái)源，且大多數(shù)為人類日常飲食，因此人類對(duì)黃烷-3-醇類化合物的攝入量并不匱乏。據(jù)調(diào)查，美國(guó)成年人的黃烷-3-醇類化合物攝入量為95 mg/d；黃烷-3-醇類化合物攝入量的占比由高到低依次為高分子聚合物（30%）、單體（22%）、二聚體（16%）、四至六聚體（15%）、七至十聚體（11%）和三聚體（5%）[2-3]；西班牙人的類黃酮攝入量為313 mg/d，其中黃烷-3-醇類化合物為189 mg/d，占類黃酮攝入量的60%[4]。

許多國(guó)內(nèi)外研究都證明黃烷-3-醇類化合物在促進(jìn)健康方面發(fā)揮著重要作用，如抗氧化，抗炎，預(yù)防心血管疾病、癌癥以及衰老相關(guān)的代謝綜合征。同時(shí)隨著消費(fèi)者對(duì)于其相關(guān)功能性食品和產(chǎn)品的需求增加，以及植物性保健食品和膳食補(bǔ)充劑等商業(yè)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的興起，黃烷-3-醇類化合物在體內(nèi)的吸收和代謝也受到了關(guān)注。近年來(lái)許多研究發(fā)現(xiàn)攝入黃烷-3-醇類化合物后，其代謝產(chǎn)物可能比母體化合物在體內(nèi)發(fā)揮的生物活性更強(qiáng)[5]。有研究報(bào)道人體攝入原花青素后，其在體內(nèi)血液中的濃度僅能達(dá)到10-9～10-8mol/L，人體吸收量不到攝入量的1%[6]。但Stoupi等的研究結(jié)果提示評(píng)估黃烷-3-醇類化合物在體內(nèi)發(fā)揮的作用時(shí)需要考慮其代謝產(chǎn)物，他們首先對(duì)14C標(biāo)記的原花青素B2生物利用度進(jìn)行了評(píng)估，根據(jù)雄性大鼠口服14C標(biāo)記的原花青素B2后0～96 h尿液中14C的總放射性，得出14C標(biāo)記的原花青素B2絕對(duì)生物利用度約為82%；然后對(duì)比了靜脈攝入和經(jīng)口攝入后血液中的14C總放射性，結(jié)果表明，14C標(biāo)記的原花青素B2經(jīng)口攝入后，其血漿放射性代謝動(dòng)力學(xué)特征值（總清除率和表觀分布體積）比靜脈攝入高出8 倍，但是經(jīng)口攝入的曲線下面積（血液中原花青素B2濃度隨時(shí)間變化的積分值）僅為靜脈攝入曲線下面積的11%；這些都表明經(jīng)口攝入后進(jìn)入血液循環(huán)的14C標(biāo)記化合物不僅有母體化合物本身，還包含其他物質(zhì)，而這些物質(zhì)是由母體化合物代謝和轉(zhuǎn)化而來(lái)，研究者將母體化合物代謝和轉(zhuǎn)化歸因于腸道微生物[7]。因此要充分評(píng)價(jià)黃烷-3-醇類化合物在體內(nèi)的生物利用度，不僅要考慮黃烷-3-醇類化合物在體內(nèi)的吸收情況，還要考慮腸道微生物對(duì)其代謝過(guò)程及代謝產(chǎn)物。

1 黃烷-3-醇類化合物在體內(nèi)的吸收與分布

黃烷-3-醇類化合物經(jīng)口攝入后首先進(jìn)入胃，但在胃部基本不被吸收。6 名健康受試者食用了富含黃烷-3-醇類化合物的可可飲料后，黃烷-3-醇類化合物在胃運(yùn)輸持續(xù)約50～60 min，在此期間并未觀察到胃內(nèi)容物中黃烷-3-醇類化合物含量的變化，這表明黃烷-3-醇類化合物在胃環(huán)境中穩(wěn)定，大多數(shù)經(jīng)口攝入的黃烷-3-醇類化合物可以完整地到達(dá)小腸[8]，在小腸進(jìn)行黃烷-3-醇類化合物（主要是單體和少量的低聚體等）的初次吸收，其余大量的黃烷-3-醇類化合物將完好無(wú)損地到達(dá)大腸[9]。Stalmach等在研究中發(fā)現(xiàn)大量黃烷-3-醇類化合物會(huì)從小腸轉(zhuǎn)運(yùn)到大腸，他們獲取了人攝取綠茶后的回腸液，發(fā)現(xiàn)回腸液中含有70%的黃烷-3-醇類化合物及其代謝物，其中33%是未被胃和小腸吸收的母體化合物，其余37%是黃烷-3-醇類化合物的代謝物，這兩類化合物都將到達(dá)大腸進(jìn)一步被代謝[10]；被吸收的一小部分黃烷-3-醇類化合物及其代謝產(chǎn)物可通過(guò)II-相代謝酶的作用代謝為葡萄糖醛酸衍生物、硫酸鹽衍生和甲基衍生物。這些葡萄糖醛酸衍生物的親水性有助于其分布于各組織和器官，而硫酸鹽衍生物和甲基衍生物主要在肝臟中積累[1]。

目前的研究認(rèn)為高分子質(zhì)量的原花青素在胃和小腸中難以吸收，而小分子質(zhì)量的黃烷-3-醇類化合物可以被小腸直接吸收。攝入黃烷-3-醇類化合物后，少量的二聚體（包括B1[11]、B2[12]、B5[13]、A1[14]和A2[14]）以及三聚體C1[15]均在血漿中被檢測(cè)到。此外有研究也證實(shí)黃烷-3-醇類化合物單體比聚合物更容易被吸收，二聚體或三聚體的吸收率僅能達(dá)到黃烷-3-醇單體的10%。Shoji等使用高效液相色譜/串聯(lián)質(zhì)譜法研究大鼠對(duì)蘋(píng)果黃烷-3-醇類化合物吸收的過(guò)程，以1 g/kgmb的劑量經(jīng)口給藥后，表兒茶素、原花青素二聚體B2和三聚體C1在體內(nèi)的吸收呈現(xiàn)差異，發(fā)現(xiàn)大鼠攝入后2 h，二聚體B2和三聚體C1在血漿中的濃度達(dá)到峰值，分別為0.4 μmol/L和0.14 μmol/L，而單體表兒茶素在給藥后1 h達(dá)到峰值（1.3 μmol/L）[13]，遠(yuǎn)高于黃烷-3-醇聚合物在血漿中的濃度。這一現(xiàn)象也在口服葡萄籽提取物的小鼠實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)，以1 g/kgmb的劑量口服給藥1 h后，(-)-表兒茶素、原花青素二聚體和三聚體在血漿達(dá)到的最大濃度分別為2.5、0.57、0.10 nmol/L，而且二聚體和三聚體的吸收率分別僅為1.69%和0.04%[14]。

攝入黃烷-3-醇類化合物后，其代謝產(chǎn)物幾乎遍布全身。大鼠攝入原花青素B2后，原花青素B2本身可在小鼠血漿、小腸、肝臟、心臟、腎臟等組織中被檢出；其代謝產(chǎn)物在血漿、肝臟、小腸、腎臟、肺、心臟、腦組織和脾臟中被檢出，原花青素B2的結(jié)合型代謝產(chǎn)物在肝組織中被檢出的種類最多，亦有少部分經(jīng)過(guò)血液循環(huán)在被腎臟組織富集后排泄[15]。肝臟被認(rèn)為可能是原花青素及其代謝產(chǎn)物積累的主要器官，而大腸（盲腸和結(jié)腸）被認(rèn)為是機(jī)體代謝原花青素非?；钴S的器官。聚合度大于4的原花青素幾乎不能被小腸直接吸收，而是直達(dá)大腸被腸道微生物分解代謝。經(jīng)過(guò)腸道微生物代謝的產(chǎn)物一部分會(huì)出現(xiàn)在糞便中，另一部分則經(jīng)門(mén)靜脈抵達(dá)肝臟，在肝臟經(jīng)歷II-相代謝反應(yīng)，這類反應(yīng)形成的代謝產(chǎn)物將進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)；最終，一部分代謝產(chǎn)物會(huì)經(jīng)尿液、糞便排出[1]。大鼠急性攝入榛子皮黃烷-3-醇類提取物（5 g/kgmb）后，其代謝物幾乎到達(dá)全身的各個(gè)器官（肝、腦、肺、腎、腸、睪丸、脾臟、心臟和胸腺），甚至可以穿越血腦屏障[16]；此外，Wu Qian等研究發(fā)現(xiàn)大鼠急性攝入荔枝果皮黃烷-3-醇類提取物后在腦組織中最先檢測(cè)到原花青素——A型原花青素二聚體、A型原花青素三聚體和甲基-(-)-表兒茶素[17]。機(jī)體攝入黃烷-3-醇類化合物的吸收分布總結(jié)見(jiàn)圖1。

圖1 黃烷-3-醇類化合物在體內(nèi)的吸收與分布Fig. 1 Absorption and distribution of flavan-3-ols in humans

2 黃烷-3-醇類化合物在體內(nèi)的代謝

2.1 代謝機(jī)制

2.1.1 黃烷-3-醇類化合物在小腸中的代謝

黃烷-3-醇類化合物在人體內(nèi)經(jīng)歷多種代謝歷程，最先發(fā)生代謝的場(chǎng)所是小腸。腸上皮細(xì)胞會(huì)對(duì)黃烷-3-醇類化合物進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾，通過(guò)磺基轉(zhuǎn)移酶、葡萄糖醛酸轉(zhuǎn)移酶和甲基轉(zhuǎn)移酶的作用發(fā)生磺酸化、葡萄糖醛酸化和甲基化等[18-19]。這一過(guò)程相當(dāng)迅速，在1 h內(nèi)就可在血漿中檢測(cè)到這些衍生化的代謝產(chǎn)物[20]，同時(shí)也表明黃烷-3-醇類化合物進(jìn)入腸上皮細(xì)胞被代謝為衍生物后，再次被排出。將(+)-兒茶素通過(guò)小鼠小腸灌注時(shí)證實(shí)了這一點(diǎn)，腸系膜靜脈中檢測(cè)到甲基化代謝產(chǎn)物和葡萄糖醛酸代謝產(chǎn)物[20]。研究發(fā)現(xiàn)葡萄糖醛酸轉(zhuǎn)移酶在小腸和大腸的腸黏膜中活性最高，磺基轉(zhuǎn)移酶在肝臟中活性最高，而甲基轉(zhuǎn)移酶在肝臟和腎臟中活性最高[21]。

2.1.2 黃烷-3-醇類化合物在大腸中的代謝

大腸腸道微生物被認(rèn)為可以進(jìn)一步代謝黃烷-3-醇類化合物。1964年，Griffith等研究發(fā)現(xiàn)大鼠僅通過(guò)口服方式攝入(+)-兒茶素時(shí)，在尿液和糞便中可以檢測(cè)到間羥基苯丙酸和間羥基馬尿酸，而通過(guò)腹腔注射攝入(+)-兒茶素或者大鼠經(jīng)過(guò)飼喂抗生素減少其腸道微生物后再經(jīng)口攝入(+)-兒茶素，在糞便和尿液中均未檢測(cè)到間羥基苯丙酸和間羥基馬尿酸，后兩種攝入方式?jīng)]有經(jīng)歷大腸腸道菌群的作用；因此，該作者認(rèn)為黃烷-3-醇類化合物某些代謝產(chǎn)物的形成依賴于腸道菌群的作用[22]。這一發(fā)現(xiàn)引起了學(xué)者們的興趣，主要包括黃烷-3-醇類化合物的腸道微生物轉(zhuǎn)化及這一轉(zhuǎn)化對(duì)黃烷-3-醇類化合物生物活性的影響。

許多研究認(rèn)為腸道微生物參與并促進(jìn)了黃烷-3-醇類化合物在體內(nèi)的分解代謝，同時(shí)在提高其生物活性和改善生物利用度等方面具有積極效果；另一方面，黃烷-3-醇類化合物可以發(fā)揮出良好的腸道菌群調(diào)節(jié)作用，促進(jìn)腸道有益菌（主要是雙歧桿菌、乳酸菌、阿克曼菌）生長(zhǎng)，并抑制腸道有害菌（主要為沙門(mén)氏菌、假單胞菌、奇異變形桿菌、致病性大腸桿菌）的繁殖[23]，這種相互作用也被認(rèn)為是黃烷-3-醇類化合物在生物體內(nèi)代謝的重要機(jī)制之一。葡萄籽提取物（含98%的黃烷-3-醇類化合物）能促進(jìn)人糞便微生物體外發(fā)酵模型中乳酸桿菌生長(zhǎng)，抑制腸球菌和溶組織梭菌生長(zhǎng)，通過(guò)對(duì)葡萄籽提取物中黃烷-3-醇類化合物的代謝產(chǎn)物分析發(fā)現(xiàn)，與發(fā)酵前相比，變化最大的是酚酸類代謝產(chǎn)物，且主要發(fā)生在孵育10 h后，但是在該研究中沒(méi)有明確發(fā)現(xiàn)微生物種群與母體化合物或微生物代謝物之間的相關(guān)性[24]。在其他的研究中鑒定出一些可以代謝黃烷-3-醇類化合物的腸道微生物，有研究者從轉(zhuǎn)化表兒茶素的人糞便懸液中分離出2 種細(xì)菌菌株rK3和aK2，基于表型特征和16S rRNA基因序列，將其分別鑒定為Eggerthella lenta和Flavonifractor plautii。其中Eggerthella lentarK3可以還原性切割(-)-表兒茶素和(+)-兒茶素的雜環(huán)C環(huán)，生成1-(3’,4’-二羥基苯基)-3-(2’,4’,6’-三羥基苯基)丙烷-2-醇；而Flavonifractor plautiiaK2可以進(jìn)一步將1-(3’,4’-二羥基苯基)-3-(2’,4’,6’-三羥基苯基)丙烷-2-醇轉(zhuǎn)化為5-(3’,4’-二羥基苯基)-γ-戊內(nèi)酯和4-羥基-5-(3’,4’-二羥基苯基)戊酸[25]。Stoupi等研究發(fā)現(xiàn)人糞便微生物Eubacterium oxidoreducens能夠在黃烷-3-醇類化合物的A環(huán)中插入氧形成新的羥基，從而促進(jìn)A環(huán)的打開(kāi)[26]，關(guān)于其他不同微生物介導(dǎo)的黃烷-3-醇單體的代謝見(jiàn)表1。此外，在體外發(fā)酵荔枝皮的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，添加飲食來(lái)源的嗜熱鏈球菌和干酪乳桿菌能夠代謝荔枝果皮中的A型原花青素，嗜熱鏈球菌能夠?qū)⒃ㄇ嗨谹2轉(zhuǎn)化為其異構(gòu)體，而干酪乳桿菌可以分解原花青素A2，形成3-(3’,4’-二羥基)苯乙酸、4-羥基苯丙酸、間香豆酸和對(duì)香豆酸等[27]。

表1 不同微生物介導(dǎo)的黃烷-3-醇單體的代謝Table 1 Metabolism of flavan-3-ol monomer mediated by different microorganisms

2.2 代謝動(dòng)力學(xué)

多年來(lái)，研究者主要是通過(guò)富含黃烷-3-醇類化合物的膳食干預(yù)來(lái)探究其代謝動(dòng)力學(xué)。目前報(bào)道的膳食研究對(duì)象有茶類、可可、葡萄及葡萄制品、蔓越莓、蘋(píng)果、杏仁以及富含黃烷-3-醇類化合物的食品補(bǔ)充劑。

攝入富含黃烷-3-醇類化合物的膳食后，代謝產(chǎn)物主要有3 種類型：母體化合物及其II-相代謝產(chǎn)物、5-碳開(kāi)環(huán)代謝產(chǎn)物（主要為戊內(nèi)酯類和戊酸類及其II-相代謝衍生物）、小分子的酚酸以及II-相代謝衍生物。后兩類代謝物在血漿或尿液中的含量占主導(dǎo)。大鼠攝入紅酒的黃烷-3-醇類化合物提取物后，血漿中檢測(cè)到(-)-表兒茶素、原花青素B1和B2在1 h時(shí)濃度達(dá)峰值，分別為27、127、101 nmol/L；血漿中黃烷-3-醇單體濃度低于其二聚體濃度，可能是因?yàn)閱误w被II-相代謝酶迅速作用，產(chǎn)生了(表)兒茶素衍生物，如(表)兒茶素-5-葡萄糖醛酸、(表)兒茶素-7-葡萄糖醛酸、(表)兒茶素-3-甲氧基-5-葡萄糖醛酸、3’-甲氧基-(表)兒茶素-5-硫酸鹽、3’-甲氧基-(表)兒茶素-5-葡萄糖醛酸等，上述化合物在血漿中的濃度也在攝入1 h達(dá)到峰值，這些(表)兒茶素衍生物濃度峰值的平均值之和高達(dá)5 393 nmol/L；5-碳開(kāi)環(huán)代謝產(chǎn)物在攝入黃烷-3-醇類化合物后4～8 h在血漿中濃度達(dá)到峰值（1 306 nmol/L）；而小分子的酚酸以及II-相代謝衍生物達(dá)到的濃度峰值高于5-碳開(kāi)環(huán)代謝產(chǎn)物，約為4 700 nmol/L[34]。人體攝入100 g黑巧克力（含有79 mg表兒茶素、26 mg兒茶素和49 mg原花青素B2）后1～4 h，血漿中黃烷-3-醇類化合物相關(guān)的II-相代謝產(chǎn)物水平達(dá)到最大值，且主要以葡萄糖苷酸、硫酸鹽和甲基衍生物的形式出現(xiàn)；而在血漿中檢測(cè)到的一些開(kāi)環(huán)代謝產(chǎn)物（2-(3’,4’-二羥基)-苯乙酸、2-(4’-羥基)-苯乙酸、2-(3’-羥基)苯乙酸、2-(3’-甲氧基-4’-羥基)-苯乙酸、馬尿酸、羥基馬尿酸、3-甲基沒(méi)食子酸、苯甲酸和丁香酸等）主要是大腸中微生物作用的結(jié)果，而且這些代謝物在血漿中達(dá)到最大濃度的時(shí)間也較晚，通常在5～10 h左右[35]。志愿者攝入綠茶（主要成分為兒茶素）后，在其尿液和血漿中均檢測(cè)到兩種代謝物，分別被鑒定為(-)-5-(3’,4’,5’-三羥基苯基)-γ-戊內(nèi)酯和(-)-5-(3’,4’-二羥基苯基)-γ-戊內(nèi)酯，且這兩種代謝產(chǎn)物在血漿中達(dá)到最大濃度的時(shí)間是在5～12 h，而胃和小腸基本排空的時(shí)間為5 h左右，因此相較于胃和小腸等部位對(duì)茶中兒茶素的吸收和代謝，處于消化道后端的大腸微生物作用可能對(duì)其在體內(nèi)分解代謝具有更重要的意義。值得注意的是，這兩種主要的代謝產(chǎn)物經(jīng)尿液排泄時(shí)濃度達(dá)到峰值的時(shí)間相對(duì)于血漿濃度達(dá)到峰值時(shí)間有3 h左右的滯后，大約在攝入綠茶后7.5～13.5 h[36]。人食用可可粉后也有相似的情況，形成5-(3’,4’-二羥基苯基)-γ-戊內(nèi)酯以及其他酚酸代謝產(chǎn)物，如3-(4’-羥基)苯丙酸、羥基苯甲酸、香草酸和2-(4’-羥基)苯乙酸等，這些代謝物在攝入6 h后在血漿中被檢測(cè)到[37]。一項(xiàng)關(guān)于葡萄渣中黃烷醇-3-醇類化合物代謝動(dòng)力學(xué)的研究發(fā)現(xiàn)，5-(3’4’-二羥基)-γ-戊內(nèi)酯和其衍生物為最豐富的代謝產(chǎn)物，血漿中它們的最高濃度在268～1 171 nmol/L，其余的苯基-γ-戊內(nèi)酯最高濃度均未超過(guò)100 nmol/L。大多數(shù)開(kāi)環(huán)代謝產(chǎn)物（苯基-γ-戊內(nèi)酯以及衍生物、苯基-γ-戊酸以及衍生物和小分子質(zhì)量的酚酸等）在血漿中濃度達(dá)峰值時(shí)間約5～7 h，之后逐漸降低，24 h后血漿中濃度基本都低于100 nmol/L[38]。

此外，有研究指出實(shí)驗(yàn)對(duì)象的病理狀態(tài)會(huì)影響到黃烷-3-醇類化合物的代謝，同樣給予1 000 mg/kgmb葡萄籽黃烷-3-醇類提取物，相較于健康大鼠而言，具有代謝綜合征的大鼠血漿黃烷-3-醇類化合物濃度達(dá)到峰值的時(shí)間延遲，且它們的II-相代謝物和微生物代謝物水平升高[39]。因此，黃烷-3-醇類化合物的代謝和生物利用度也依賴于機(jī)體的健康狀態(tài)。

2.3 代謝途徑

黃烷-3-醇單體在小腸中產(chǎn)生的代謝物主要是以(表)兒茶素-3’-O-葡萄糖醛酸、3’-O-甲基-(表)兒茶素-5-硫酸鹽和(表)兒茶素-3’-硫酸鹽的形式存在，部分母體化合物到達(dá)結(jié)腸后經(jīng)歷了腸道微生物群介導(dǎo)的生物轉(zhuǎn)化，產(chǎn)生了5-碳環(huán)裂變代謝產(chǎn)物，如5-(羥苯基)-γ-戊內(nèi)酯和5-(羥苯基)-γ-羥基戊酸[40]。

B型原花青素的代謝途徑中，首先最為可能發(fā)生的是裂解分子結(jié)構(gòu)單元間的黃烷鍵。原花青素B2與人類糞便菌群混合孵育12 h后，在培養(yǎng)基中檢測(cè)到(+)-表兒茶素，證明了上述途徑[26]。但是，該途徑似乎較慢且分解代謝的原花青素B2不到10%；更主要的途徑可能是原花青素在特定細(xì)菌的作用下，其上部結(jié)構(gòu)單元發(fā)生A環(huán)裂解將直接形成小分子酚酸，其下部結(jié)構(gòu)單元發(fā)生C環(huán)裂解或A環(huán)裂解以形成代謝物[41]，轉(zhuǎn)化為5-(3’,4’-二羥基苯基)-γ-戊內(nèi)酯和/或4-羥基-5-(3’,4’-二羥基苯基)戊酸[41-42]。代謝產(chǎn)生的苯基戊內(nèi)酯類化合物仍可在腸道菌群或者人體內(nèi)酶的作用下被進(jìn)一步代謝，其中，微生物代謝產(chǎn)物苯基戊內(nèi)酯類的脫羥基作用發(fā)生在脂肪族側(cè)鏈C4’位置處，它們被緩慢降解為苯基戊酸，再進(jìn)一步通過(guò)α-氧化和β-氧化反應(yīng)縮短苯基戊酸的側(cè)鏈長(zhǎng)度，從而產(chǎn)生苯丙酸、苯乙酸和苯甲酸及其衍生物[43-45]（圖2）。這一代謝途徑被Sanchez等利用人糞便細(xì)菌孵育黃烷-3-醇類化合物的代謝研究證實(shí)，他們發(fā)現(xiàn)在孵育的前10 h產(chǎn)生了苯基戊內(nèi)酯，在10～48 h更長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，戊內(nèi)酯類代謝物被進(jìn)一步代謝（鏈縮短和脫羥基），這一過(guò)程在整個(gè)代謝過(guò)程中占據(jù)主要地位[46]。聚合度不同的黃烷-3-醇類化合物代謝速率也存在一定差異，腸道菌群體外代謝模型（豬盲腸微生物模型）代謝不同結(jié)構(gòu)原花青素（B2、B5、C1），研究發(fā)現(xiàn)原花青素B5在2 h內(nèi)有62%被分解，之后降解速率降低，在4 h內(nèi)幾乎完全消失；而原花青素B2也是在4 h內(nèi)幾乎完全降解；但在這4 h內(nèi)，三聚體C1含量?jī)H降低了約12%，而且在這次研究中4 h內(nèi)沒(méi)有檢測(cè)到三聚體C1的降解產(chǎn)物，僅有少量三聚體C1與基質(zhì)發(fā)生結(jié)合。很顯然，微生物介導(dǎo)黃烷-3-醇類化合物代謝時(shí)，二聚體降解速率顯著快于三聚體C1[47]。

圖2 原花青素B2的代謝途徑Fig. 2 Metabolic pathway of procyanidin B2

A型原花青素除了分子結(jié)構(gòu)單元間的C4—C8或C4—C6連接鍵外，還具有更牢固的C2—O—C7或C2—O—C5共價(jià)鍵，這種結(jié)構(gòu)使得其抵抗腸道微生物分解代謝的能力比B型原花青素強(qiáng)[48]。大鼠分別攝入等量原花青素A2（二聚體）和原花青素A3（三聚體），原花青素A2在兩組大鼠尿液中的排出量分別為0.50 mol和0.88 mol，前者原花青素A2的排泄是原花青素A2部分吸收的結(jié)果，后者原花青素A2的排泄是由于原花青素A3三聚體降解，這也表明在C環(huán)打開(kāi)之前，會(huì)存在二聚體和三聚體會(huì)被部分分解為單體[49]。借助豬盲腸模型研究原花青素A2和肉桂酸單寧B1（一種A型三聚體）的代謝時(shí)，相對(duì)于二聚體（原花青素A2）而言，A型三聚體多羥基代謝物更豐富，這可能是由于A型三聚體的分子質(zhì)量更大，結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，其腸道微生物代謝機(jī)制也更復(fù)雜；但是兩種A型原花青素代謝的共性是在降解過(guò)程中末端單元上的C環(huán)均會(huì)發(fā)生裂解，并進(jìn)一步代謝生成羥基或二羥基苯甲酸、苯乙酸、苯丙酸酸和間苯三酚[50]。因此，A型原花青素的降解始于部分分解為單體和末端結(jié)構(gòu)單元C環(huán)的裂解，隨后進(jìn)一步代謝形成各種酚酸。

2.4 代謝特征

大腸菌群代謝黃烷-3-醇類化合物的能力隨著被代謝化合物分子質(zhì)量的增大而降低。大鼠分別攝入黃烷-3-醇單體、二聚體、三聚體及多聚體后，對(duì)尿液中代謝產(chǎn)物進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，酚酸類代謝產(chǎn)物的產(chǎn)率依次降低，分別為10%、7%、0.7%和0.5%[51]。兩組志愿者分別攝入等劑量的表兒茶素和原花青素低聚體，22%的表兒茶素轉(zhuǎn)化成苯基-γ-戊內(nèi)酯通過(guò)尿液途徑排泄；而原花青素低聚體轉(zhuǎn)化為苯基-γ-戊內(nèi)酯的量非常有限，且前者（攝入兒茶素）苯基-γ-戊內(nèi)酯通過(guò)尿液的排泄量是后者（攝入原花青素）的10 倍，由此可見(jiàn)黃烷-3-醇單體轉(zhuǎn)化為苯基-γ-戊內(nèi)酯的轉(zhuǎn)化率高于原花青素低聚體[52]。

盡管A型和B型原花青素具有不同的化學(xué)結(jié)構(gòu)，但是兩種不同結(jié)構(gòu)類型原花青素的代謝產(chǎn)物卻有交叉和共性，例如(表)兒茶素、3-(3’,4’-二羥基)-苯丙酸、3-(3’,4’-二羥基)-苯乙酸、5-(3’,4’-二羥基苯基)-γ-戊酸以及5-(3’,4’-二羥基苯基)-γ-戊內(nèi)酯。其中，代謝產(chǎn)物γ-苯基戊酸類和γ-苯基戊內(nèi)酯類及其衍生物被認(rèn)為是黃烷-3-醇類化合物在體內(nèi)發(fā)揮生物活性的主要貢獻(xiàn)者[53]，這主要是因?yàn)閿z入膳食來(lái)源的黃烷-3-醇類化合物后，這兩者在循環(huán)系統(tǒng)和尿液中含量較高，如人體在攝入綠茶后，苯基戊內(nèi)酯類代謝產(chǎn)物在尿液中的含量是(表)兒茶素II-相代謝產(chǎn)物的10 倍[36]。對(duì)比經(jīng)常攝入可可（富含黃烷-3-醇類化合物）和不攝入可可的兩類人群，發(fā)現(xiàn)前者血漿和尿液中的5-(3’,4’二羥基苯基)-γ-戊內(nèi)酯及其硫酸鹽衍生物、葡萄糖衍生物的含量顯著高于后者[54]。志愿者食用專門(mén)制備的可可飲料（含黃烷-3-醇單體到十聚體），24 h內(nèi)5-(3’,4’二羥基苯基)-γ-戊內(nèi)酯經(jīng)尿排泄量大約為93 μmol[55]。在人攝入葡萄渣中黃烷-3-醇類提取物（葡萄酒和果汁工業(yè)的主要副產(chǎn)品）后，發(fā)現(xiàn)在血漿中γ-苯基戊酸類和γ-苯基戊內(nèi)酯類濃度可高達(dá)2 500 nmol/L，而(表)兒茶素及其衍生物的最高濃度僅能達(dá)到330 nmol/L，小分子的酚類及酚酸（苯甲酸、苯乙酸以及衍生物等）最高濃度約為1 600 nmol/L[37]。

此外，其他類黃酮（槲皮素、楊梅素、木犀草素、柚皮素和山柰酚鼠李糖苷）通過(guò)微生物分解代謝也可以產(chǎn)生[56]，而苯基戊內(nèi)酯僅能在攝入富含黃烷-3-醇類化合物的綠茶[57]、可可粉[52]和松樹(shù)皮萃取物[57]等的受試者血漿中被檢測(cè)到，即苯基戊內(nèi)酯可能是黃烷-3-醇類化合物的典型代謝產(chǎn)物，其中5-(3’,4’-二羥基苯基)-γ-戊內(nèi)酯被認(rèn)為是主要的代謝產(chǎn)物之一。在一些糞便體外代謝模型和大鼠體內(nèi)代謝的尿液中發(fā)現(xiàn)苯基戊內(nèi)酯的濃度超過(guò)了游離的苯基戊酸和缺乏側(cè)鏈羥基的酚酸濃度，這可能一方面是由于在代謝過(guò)程中黃烷-3-醇類化合物的環(huán)裂解產(chǎn)物——二苯基丙烷-2-醇衍生物可以直接代謝轉(zhuǎn)化為苯基戊酸，進(jìn)而形成各種小分子游離酚酸；另一方面，二苯基丙烷-2-醇衍生物需要先代謝為苯基戊內(nèi)酯類，進(jìn)而形成戊酸和一些缺乏側(cè)鏈羥基的酚酸，并且在苯基戊內(nèi)酯和苯基戊酸之間存在一定的相互轉(zhuǎn)化[58]。但是對(duì)于這一現(xiàn)象仍需要進(jìn)一步研究以確認(rèn)原因，例如：苯基戊內(nèi)酯是否是由側(cè)鏈羥基自發(fā)形成的以及苯基戊內(nèi)酯在血漿和大腸環(huán)境下水解的難易程度[59-60]。

黃烷-3-醇類化合物的腸道微生物代謝物是否仍然具有生物活性及活性發(fā)生變化的機(jī)制也同樣值得探討。原花青素A2經(jīng)大鼠腸道（盲腸和結(jié)腸）的微生物體外孵育結(jié)果表明，其代謝產(chǎn)物的抗氧化能力顯著高于原花青素A2。在體外孵育代謝6 h時(shí)，其代謝產(chǎn)物的總抗氧化活性、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）清除能力自由基和2’-聯(lián)氮-雙-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸陽(yáng)離子自由基清除能力分別提高了2.01、2.16 倍和1.34 倍。并且最近的一項(xiàng)研究顯示，采用體外糞便微生物共孵育培養(yǎng)24 h后，兒茶素和表兒茶素孵育體系抗氧化活性的增加與C環(huán)裂解代謝物的積累呈正相關(guān)，并且研究者對(duì)這一結(jié)果進(jìn)一步驗(yàn)證，從孵育液中分離出了C環(huán)裂解代謝物（1-(3’,4’-二羥基苯基)-3-(2’,4’,6’-三羥基苯基)丙-2-醇），該代謝物的DPPH自由基清除能力顯著提高（兒茶素的2 倍、表兒茶素的1.8 倍）[61]。因此代謝產(chǎn)物很可能在母體化合物生物活性作用過(guò)程中發(fā)揮重要作用[62]。此外，黃烷-3-醇類化合物的典型代謝產(chǎn)物——5-(3’,4’-二羥基苯基)-γ-戊內(nèi)酯就體外抗氧化能力而言雖然低于其母體化合物之一的(+)-表兒茶素，但強(qiáng)于L-抗壞血酸[63]。Lee等的研究證實(shí)，5-(3’,4’-二羥基苯基)-γ-戊內(nèi)酯是原花青素A1、A2、B1、B2和(+)-兒茶素、(-)-表兒茶素這6 種黃烷-3-醇類化合物的標(biāo)志性代謝產(chǎn)物，且該化合物具有比其母體化合物以及母體化合物的其他代謝產(chǎn)物（3-(3’,4’-二羥基)苯丙酸和2-(3’,4’-二羥基)苯乙酸）更強(qiáng)的抑制THP-1（人類單核細(xì)胞）對(duì)人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞黏附的作用，說(shuō)明5-(3’,4’-二羥基苯基)-γ-戊內(nèi)酯在預(yù)防動(dòng)脈粥樣硬化方面具有更高的潛力[64]。同時(shí)也有研究發(fā)現(xiàn)5-(3’,4’-二羥基)-γ-戊內(nèi)酯和5-(3’-甲基-4’-羥基)-戊內(nèi)酯比其母體兒茶素具有更強(qiáng)的抑制巨噬細(xì)胞中一氧化氮產(chǎn)生及炎癥相關(guān)酶（基質(zhì)金屬蛋白酶）活性的作用[65-66]。(-)-兒茶素的15 種腸道代謝物中，(3’,4’,5’-三羥基苯基)-戊酸對(duì)宮頸癌細(xì)胞增殖具有最強(qiáng)的抑制作用，半抑制濃度為5.58 μmol/L，證實(shí)了兒茶素的腸道代謝產(chǎn)物對(duì)預(yù)防宮頸癌具有重要作用[67]。而且苯基-γ-戊內(nèi)酯能夠抑制由過(guò)氧化氫誘導(dǎo)的棕色脂肪細(xì)胞氧化應(yīng)激并抵消炎癥[68]。大鼠攝入冷凍干燥藍(lán)莓（主要含有黃烷-3-醇類化合物）后，主要代謝產(chǎn)物是小分子酚酸，如馬尿酸、3-(3’-羥基)苯乙酸、3-(3’羥基)苯甲酸、3-(3’-羥基)苯丙酸和3-(4’-羥基)苯丙酸等。并且這些酚酸代謝物的混合物能夠抑制炎癥細(xì)胞因子的產(chǎn)生和泡沫細(xì)胞的形成，這對(duì)于動(dòng)脈粥樣硬化具有潛在保護(hù)作用[69]。

3 黃烷-3-醇類化合物及其代謝產(chǎn)物的排泄

黃烷-3-醇類化合物代謝產(chǎn)物可隨人體的糞便和尿液排出體外。尿液排泄前未被吸收的一部分黃烷-3-醇類化合物以及發(fā)生吸收和轉(zhuǎn)化的一些代謝產(chǎn)物（包括部分母體化合物、小腸部分吸收產(chǎn)生的代謝物以及大腸菌群介導(dǎo)的代謝產(chǎn)物）均可通過(guò)門(mén)靜脈到達(dá)肝臟并被吸收，其中一部分可通過(guò)II-相代謝酶的作用產(chǎn)生結(jié)合衍生物，隨后隨尿液排出；此外，糞便中主要含有未吸收的高分子質(zhì)量母體化合物、代謝產(chǎn)物及其衍生物[70]。

尿液是黃烷-3-醇類化合物代謝產(chǎn)物的主要排出途徑。大鼠攝入（分為靜脈攝入組和經(jīng)口攝入組，攝入劑量相同）14C標(biāo)記的原花青素B2后，放射性物質(zhì)排盡的時(shí)間為96 h，在這期間這兩種不同攝入方式組尿液放射性物質(zhì)含量都高于糞便，且最主要的排泄時(shí)間在24 h內(nèi)；0～24 h時(shí)靜脈注射組在尿液中的放射性物質(zhì)占總攝入放射性物質(zhì)劑量的68.7%，糞便中為24.6%；而經(jīng)口攝入組上述指標(biāo)在尿液和糞便中分別為58.3%和39.6%[7]。這些結(jié)果表明原花青素?zé)o論是經(jīng)口攝入還是靜脈攝入，形成的代謝產(chǎn)物大部分是經(jīng)過(guò)腎臟代謝途徑清除，小部分經(jīng)肝臟進(jìn)入膽汁，由膽汁流入腸腔，然后隨糞便排出。大鼠攝食含有高粱麩皮（原花青素含量為23.3 mg/g）的飼料后，尿液中總酚酸排泄量為23 μmol/d，未攝入高粱麩皮的大鼠尿液中總酚酸的排泄量為0.8 μmol/d[71]。黃烷-3-醇類化合物代謝產(chǎn)物排泄的主要的形式之一是酚酸及其衍生物。Urpi-Sarda等研究發(fā)現(xiàn)，與未食用可可粉組相比，食用40 g富含黃烷-3-醇類化合物可可粉的受試者尿液中香豆酸、香草酸、3-羥基苯甲酸酸和阿魏酸含量均增加了2 倍以上[72]。同樣，人食用80 g巧克力（含586 mg黃烷-3-醇類化合物）后，3-(3’-羥基)苯丙酸、2-(3’-羥基)苯乙酸、香草酸(4-羥基-3-甲氧基)苯甲酸和間羥基苯甲酸的尿排泄量增加[73]。大鼠在分別攝入黃烷-3-醇單體（含兒茶素16.4 mg和表兒茶素79.6 mg）和黃烷-3-醇二聚體（含原花青素B1 21.2 mg和原花青素B2 74.8 mg）后，兩組尿液中均發(fā)現(xiàn)了大量酚酸及其II-相代謝產(chǎn)物[74]。

4 結(jié) 語(yǔ)

黃烷-3-醇類化合物是重要的膳食多酚，大量的研究證實(shí)其具有抗氧化、抗腫瘤、抗炎、防治心腦血管疾病等多種生理功能和藥理活性，并被應(yīng)用于醫(yī)藥、膳食補(bǔ)充劑、日化等產(chǎn)品中。黃烷-3-醇類化合物在體內(nèi)的吸收、代謝途徑，在體內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)中的分布、排泄以及在各器官中發(fā)揮生理活性的機(jī)制已經(jīng)成為膳食多酚現(xiàn)階段研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。

到目前為止，關(guān)于黃烷-3-醇類化合物代謝產(chǎn)物的定性及部分定量工作已經(jīng)取得很大的進(jìn)展，同時(shí)在黃烷-3-醇類化合物的代謝機(jī)制與代謝途徑方面也得到了越來(lái)越深刻的認(rèn)識(shí)，研究者們將黃烷-3-醇類化合物的代謝歸因于腸道菌群的作用。最為關(guān)鍵的是，黃烷-3-醇類化合物對(duì)于健康的益處可能更大程度上歸因于它們的腸道微生物代謝產(chǎn)物，這意味著黃烷-3-醇類化合物在人體內(nèi)發(fā)揮作用時(shí)不再僅局限于母體化合物，這些研究結(jié)果表明代謝產(chǎn)物可能會(huì)成為改善健康且不具有排斥性和副作用的精準(zhǔn)目標(biāo)物質(zhì)。但是這些代謝產(chǎn)物發(fā)揮生理活性時(shí)劑量的確定以及驗(yàn)證這些代謝產(chǎn)物的活性仍有一定的困難，如獲得的代謝產(chǎn)物經(jīng)口攝入時(shí)是否會(huì)再次發(fā)生改變；其在發(fā)揮生理功能時(shí)的機(jī)制仍需進(jìn)一步的研究和確認(rèn)；某些目標(biāo)代謝物的大量獲得會(huì)面臨一些挑戰(zhàn)。

雖然腸道微生物在黃烷-3-醇類化合物的代謝過(guò)程中發(fā)揮的重要作用已被證實(shí)，但是這一過(guò)程中活躍的具體微生物（群）以及其對(duì)黃烷-3-醇類化合物代謝過(guò)程中的明確作用等仍然需要繼續(xù)關(guān)注。接下來(lái)，還需清晰全面地探究這些相關(guān)微生物，進(jìn)一步的研究可以通過(guò)一定方式有針對(duì)性地改善人體的腸道菌群來(lái)提高黃烷-3-醇類化合物在體內(nèi)的生物利用度，或者可以在體外條件下精準(zhǔn)培養(yǎng)這些發(fā)揮代謝作用的微生物來(lái)產(chǎn)生和富集目標(biāo)代謝產(chǎn)物，這對(duì)于未來(lái)產(chǎn)品研發(fā)將大有益處。