我们人体的胃肠道里寄生着超过10万亿种、1000多种不同的真菌。 这种数量庞大、种类繁多的微生物被称为肝脏菌群，被称为人体的“第二大脑”[1]。 除了影响我们的体重、消化能力、抵抗感染的能力和自身免疫性疾病的癌症风险之外，它们甚至可以控制身体对抗生素的反应什么是物理消化，以进行疾病的诊断和治疗[2]。 现代科学研究发现，与人体共存的肝脏菌群不仅仅是简单的真菌群落，而早已成为人体重要的代谢“器官”，与人体健康密不可分。
肝脏菌群——人体重要的代谢“器官”
食物的消化
古语云，人如铁，米如钢。 如果你不吃一顿饭，你就会感到饥饿。 如果按每人每晚吃1公斤食物测算，我们一生将消耗25.55吨食物。 那么肝脏是如何消化吸收食物，进而影响人体健康的呢？ 当食物进入口腔时，我们的身体开始消化它。 一方面，通过吞咽和胃肠蠕动进行化学消化。 同时，我们的消化腺能否分泌消化液来消化物理消化。 这两点是我们所熟悉的，也是多年来教科书上写的。 据悉，另一个非常关键的点是肝脏微生物向食物的转化，这一点一直被我们忽视。 那么，肝脏微生物如何转化食物呢？ 有句话说得好，工欲善其事，必先利其器，肝菌群要发挥消化食物的功能，必先磨练自己的装备，武装自己乳牙。 酶就像微生物的臼齿。 当菌群遇到你喜欢的食物时，它会迅速调整和调动相应的酶，有针对性地组装成一对锋利的臼齿，高效、准确地夹紧、分解和转化食物。 同时，零食也为其最忠实的同学——人体提供了更易吸收、强效的营养成分。 肝脏中的酶主要由两部分组成，一部分是我们自身基因组编码的酶；另一部分是我们自身基因组编码的酶； 另一部分是肝脏菌群编码的酶，这部分酶可能占据了较大的比例。
肝脏菌群的“臼齿”——酶
复杂黄酮类化合物的转化
我们每晚从饮食中摄入大量的水果、水果和谷物。 这种动物源奶富含大量复杂的单宁，如抗性淀粉、果胶、木聚糖等，但人体只能直接消化日常饮食中摄入的碳水化合物中的个别淀粉和脂类，而其余的复杂黄酮类化合物可以运输到大肠并被肝脏菌群利用。 因此，人体肝脏微生物群对于代谢不能被人体直接消化和吸收的碳水化合物至关重要。 碳水化合物活性酶(-,)是存在于人类肝脏中的一类酶，可降解复杂的黄酮类化合物，包括香豆素酯酶(,GHs)、糖苷转移酶(,GTs)、多糖裂解酶(,PLs)、碳水化合物酯酶(,CEs) ）和辅助氧化还原酶（，AA）。 肝脏菌群通过其各类编码对主链和侧链上的一系列香豆素键进行酯化和修饰，通过多种酶的协同作用，降解人体不能直接消化吸收的复杂碳水化合物。 可以产生信号分子进一步用于人体细胞，从而调节人体的生理和病理过程[3]。
日常饮食中复杂黄酮类化合物的主要来源
结构生物学推动解开酶世界
酶很强大，但它们看不见或摸不着。 结构生物学就像一个超级放大镜，将肉眼看不见的酶放大到原子水平，以各种美丽的形式呈现在我们眼前。 为此，在它的帮助下，我们可以从根本上揭开肝脏中酶与食物之间的“锁与钥匙关系”。 随着分子生物学、结构生物学和酶技术的不断发展，人们也从人体肝脏菌群中发现了具有独特催化和结构特征的新型酶[4]，为揭示肝脏菌群的秘密提供了新的途径。改变乳制品成分。 酶机制有帮助。 本文以生活中常见但成分和结构极其复杂的单宁为例，探讨其在肝脏中的酶促转化机制。
我们的日常饮食富含一类特别复杂的低聚糖——单宁。 根据其侧链和羰基，它们可分为四种类型：同型半乳糖醛酸、鼠李糖半乳糖醛酸I和II、以及木糖半乳糖醛酸。 其中，II型鼠李半乳糖醛酸（-II，RGII）的组成和结构最为复杂，包括13种黄酮类化合物、21种香豆素键和5种官能团。 达到其有效降解。 研究发现，人肝脏的地钱（P.）可以通过黄酮位点（loci，PULs）编码的不同碳水化合物活性酶协同降解饮食中的复杂黄酮类化合物。 当目标是不同的寡糖时，相应的PUL迅速下调并表现出不同的寡糖降解机制[5]。 大多数酶始终按照一把钥匙打开一把锁的原理工作，并催化单个位点。 据悉，有些酶同时具有两个催化模块，可以协同催化两种不同的反应。 如[6]，它可以协同催化同一胺基中两个相邻位点和两个不同香豆素键的酯化反应。 从结构上来看，它富含两个空间上相对独立的不同催化域。 就像周伯通的右手左右斗法一样，右手画圆，右手画方，右手施展不同的武功招式。 面对敌人时，分成联合攻击，发挥以一敌二的疗效。 事实上，两个不同的催化结构域是由同一条氨基酸链折叠而成，但每个结构域及其相应底物的识别始终坚持专业化原则。 （详情请点击阅读原文）
不难看出，肝脏菌群在食物黄酮类化合物的转化中起着不可或缺的作用，而菌群的摩尔酶更是不可或缺。 食物、肠道菌群和酶就像一个铁三角，稳定地相互作用、相互支撑、相互影响，共同守护我们的营养和健康！ 深入了解肝脏菌群编码的酶，可以帮助我们更好地理解菌群与人体之间的耦合关系。 数量上仍存在巨大差异，具有很大的研究价值和挖掘潜力。 据悉什么是物理消化，对黄酮类化合物的结构分析和降解机理的深入研究也促进了相关产业的发展。 除了为针对肝菌（肝酶）的精准营养和精准医疗提供重要的理论基础外，还为新的黄酮类或寡糖的设计提供了结构基础。
细菌、酶和食物相互作用
参考
【1】赵玉双，郑松柏。 肝脏菌群演替及其影响因素研究进展实用老年学,2018,32(5):403-407
【2】翟启晓，田凤伟，王刚，等。 肝脏微生物与人类健康研究进展. 乳品科学,2013,34(15):337-341
【3】周志炎，徐鑫，周元。 人体微生物碳水化合物活性酶的研究进展华西口腔医学杂志,2019,37(06):666-670
【4】, C..in, 2018, 47:126-133
【5】YeM, YuJ, ShiX, et al.bythe -:and., 2020:1-20
【6】Ndeh D,, A, et al.bygut., 2017, 544(7648):65-70
作者简介：辛凤娇，博士，研究员，博士生导师，中国农业大学农产品加工研究所乳品酶工程创新团队首席科学家，校级“青年拔尖人才”。 主要通过X射线、Cryo-EM等结构生物学和生化分子生物学方法进行生物质定向酶解转化、肠道菌群向乳制品成分的酶转化机理、食品酶及乳制品功能增强的开发和研究其他研究工作。
