《JOURNAL OF FOOD SCIENCE》:Probiotics as a Strategy to Mitigate Glycation: Mechanisms and Strain-Specific Effects on Advanced Glycation End-Products-Related Diseases
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本综述系统阐述了益生菌通过中和活性羰基物种(RCS)、增强抗氧化防御(如SOD/GPx)、降解糖基化前体(如甲基乙二醛MG)及修复肠道屏障完整性等多重机制,有效抑制晚期糖基化终末产物(AGEs)的形成与积累。重点揭示了植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)、长双歧杆菌(Bifidobacterium longum)等特定菌株在干预糖尿病、心血管疾病及神经退行性疾病等AGEs相关慢性病中的潜力,为开发个性化益生菌疗法及功能食品提供了理论依据。
糖基化的病理机制与健康影响
糖基化是一种还原糖与蛋白质、脂质或核酸等生物大分子发生的非酶促反应,最终形成稳定的晚期糖基化终末产物(AGEs)。这一过程在糖尿病、心血管病变、神经退行性疾病及衰老中扮演关键角色。AGEs通过直接交联胶原蛋白等长寿命蛋白,破坏其结构与功能,同时激活AGEs受体(RAGE),进而触发NF-κB、MAPK等炎症通路,导致氧化应激与组织损伤。外源性AGEs(dAGEs)主要来源于高温加工的食品,约10%–30%可被人体吸收,加剧全身AGEs负荷。
益生菌的抗糖基化作用机制
益生菌通过多种途径抑制AGEs形成:
- 1.
调控葡萄糖代谢:延缓葡萄糖吸收,降低餐后血糖峰值,减少糖基化反应底物;
- 2.
抗氧化防御:分泌超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)等抗氧化酶,中和活性氧(ROS);
- 3.
降解糖基化前体:如植物乳杆菌可直接降解高活性中间体甲基乙二醛(MG);
- 4.
增强肠道屏障:促进黏蛋白生成与紧密连接蛋白(如occludin)表达,减少dAGEs吸收及系统性炎症;
- 5.
调节肠道菌群:产生短链脂肪酸(SCFAs)如丁酸盐,支持肠上皮完整性并抑制NF-κB通路。
具有抗糖基化潜力的益生菌菌株
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乳杆菌属:发酵乳杆菌(Lactobacillus fermentum)在BSA-葡萄糖模型中抑制荧光AGEs及戊糖苷形成效果优于氨基胍;植物乳杆菌通过发酵释放多酚类物质增强抗氧化活性;嗜酸乳杆菌(Lactobacillus acidophilus)可改善糖脂代谢,间接减轻糖基化应激。
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双歧杆菌属:动物双歧杆菌GKK2(Bifidobacterium lactis GKK2)能捕获MG,阻断AGEs与RAGE结合,降低细胞损伤。
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其他菌株:如乳酸乳球菌KF140(Lactococcus lactis KF140)通过β-半乳糖苷酶分解dAGEs,减少血清羧甲基赖氨酸(CML)积累。
临床证据与应用前景
多项随机对照试验表明,益生菌补充可显著降低2型糖尿病(T2DM)患者糖化血红蛋白(HbA1c)、空腹血糖及胰岛素抵抗指数(HOMA-IR)。例如,含双歧杆菌的酸奶或复合菌制剂显示出稳定血糖、改善血脂谱的作用。在神经退行性疾病模型中,益生菌通过调节肠-脑轴,减少β-淀粉样蛋白聚集及神经炎症,延缓认知衰退。此外,益生菌在皮肤老化、心血管保护及过敏性疾病中也展现出应用潜力。
挑战与未来方向
当前研究存在菌株异质性、剂量不统一及临床样本量有限等问题。未来需聚焦下一代益生菌(NGPs,如Akkermansia muciniphila)的开发,结合封装技术提升菌株存活率,并通过宏基因组学指导个性化益生菌配方。同时,需完善AGEs直接生物标志物(如皮肤自发荧光)的检测标准,以强化益生菌抗糖基化效应的临床证据链。