《Food & Function》：Punicalagin is the key pomegranate polyphenol inhibiting gut microbial trimethylamine (TMA) production from L-carnitine in an in vitro human colon model
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本研究发现石榴提取物中安石榴苷（punicalagin）是抑制肠道微生物将L-肉碱转化为三甲胺（TMA）的关键活性成分。通过高通量体外结肠模型实验证实，安石榴苷可显著阻断γ-丁酰甜菜碱（γ-BB）形成并几乎完全抑制TMA生成（p<0.003），且该作用独立于其代谢产物尿石素。研究首次揭示安石榴苷通过直接干预微生物代谢途径而非pH调控发挥作用，为通过膳食多酚调控TMA/TMAO（三甲胺N-氧化物）通路防治心血管疾病提供了新靶点。
引言
心血管疾病（CVD）的发展与肠道微生物群密切相关，其中三甲胺N-氧化物（TMAO）作为关键风险代谢物备受关注。流行病学研究显示血浆TMAO水平与动脉粥样硬化风险呈剂量效应关系，L-肉碱作为TMAO主要膳食前体，经肠道微生物转化为γ-丁酰甜菜碱（γ-BB）后生成三甲胺（TMA），最终在肝脏氧化为TMAO。多酚类物质因低吸收特性可直达结肠与微生物相互作用，前期研究发现富含多酚的石榴提取物能剂量依赖性地抑制L-肉碱代谢，但其具体活性成分及机制尚未明确。
实验设计
研究建立高通量体外结肠模型，采用96孔板体系在厌氧条件下模拟人体结肠环境。培养基添加50 mM PIPES缓冲液维持pH 6.4-7.0生理范围，接种1%人粪便菌群与2 mM L-肉碱，分别测试石榴提取物（22.8 mg mL-1）及其单体成分（2 mg mL-1）包括安石榴苷、安石榴素、鞣花酸、没食子酸、阿拉伯胶及尿石素A/B的影响。通过LC-MS/MS联用同位素内标法定量代谢物，采用线性混合模型进行统计分析。
关键发现
- 1.
模型验证：优化后的高通量模型在0.1%葡萄糖条件下成功复现批次结肠模型的代谢特征，pH稳定于6.6-7.0区间。而1%葡萄糖导致pH降至非生理范围（<6.4），并伴随细菌存活率显著下降（p<0.01），证实模型稳定性。
- 2.
安石榴苷的特异性抑制：在所有测试成分中，仅安石榴苷表现出显著抑制效应。发酵10小时后，安石榴苷组残留43.6%的L-肉碱（对照组仅1%），同时γ-BB生成被抑制（p<0.001），48小时TMA产量降至0.4%（对照组39.2%，p=0.003）。该效果在所有个体菌群中均保持一致，表明其对微生物L-肉碱→γ-BB→TMA通路的第二步转化具有特异性阻断作用。
- 3.
其他成分的影响：尿石素A反而促进TMA生成（28小时时p=0.021），阿拉伯胶虽引起pH下降但未影响代谢通路。石榴提取物因含90-95%碳水化合物导致pH骤降至4.9，完全抑制代谢活动，提示其作用机制与安石榴苷不同。
作用机制探讨
安石榴苷的抑制作用可能通过四类机制实现：（1）选择性抑制携带cai基因的微生物（如大肠杆菌）；（2）调控代谢通路相关基因转录；（3）直接干扰膜转运蛋白或酶活性；（4）通过氢键和阳离子-π相互作用与L-肉碱/γ-BB形成复合物。值得注意的是，安石榴苷（1084 Da）较安石榴素（782 Da）具有更多芳香环和氢键位点，可能增强底物结合能力。
研究局限与展望
当前模型无法直接比较提取物与单体的效应差异，且未进行微生物群落分析。后续研究需结合宏基因组学阐明对特定菌群的调控作用，并验证安石榴苷对胆碱代谢途径的抑制效果。此外，开发结肠靶向递送系统以提高安石榴苷生物利用度，以及开展人体干预试验验证TMAO降低效果，将是未来重点方向。
结论
本研究首次明确安石榴苷是石榴提取物中抑制微生物L-肉碱代谢的核心活性成分，其独立于pH调控和代谢产物的直接抑制作用，为开发靶向TMA/TMAO通路的心血管保护剂提供了理论依据。
