《细胞》:释放萝卜白菜的降糖护心成分,要靠肠菌!斯坦福科学家发现,吸收十字花科蔬菜中的异硫氰酸酯需要特定肠道菌丨科学大发现

来源:奇点网

俗话说萝卜白菜保平安。以萝卜、白菜为代表的十字花科蔬菜,占据了蔬菜届的半壁江山,不仅价钱不贵,还能降低血糖和心血管疾病风险,还与癌症风险有关。

十字花科蔬菜防癌,跟其中所含的吲哚类物质有关,而降低血糖和心血管风险,异硫氰酸酯功不可没

近日,斯坦福大学的Catherine S. Liou和Elizabeth S. Sattely等研究发现,人类要从十字花科蔬菜中获取异硫氰酸酯,离不开一些携带特定基因的肠道菌。而要想充分吸收异硫氰酸酯,可能还得少吃点碳水化合物。这一研究发表在Cell上[1]。

《细胞》:释放萝卜白菜的降糖护心成分,要靠肠菌!斯坦福科学家发现,吸收十字花科蔬菜中的异硫氰酸酯需要特定肠道菌丨科学大发现

(来自pixabay.com)

十字花科植物对人类来说绝对是个宝库,以前每年都有冬储的萝卜白菜、一般人吃不起的涪陵榨菜、健康明星西蓝花、制作彩色面食少不了的紫甘蓝、“糁羹珍美胜羔豚”的陆游本命——荠菜,通通都来自十字花科。

健康上,十字花科蔬菜也毫不含糊。它所含有的异硫氰酸酯,已被证明可以抑制肝脏脂质合成,减少血液中的LDL[2,3],还能降低2型糖尿病患者的空腹血糖[4],减轻炎症[5]。有人还专门培育了一种异硫氰酸酯含量丰富的西蓝花Beneforte[6]。

其实十字花科蔬菜也不是多么好心,还为人类的健康着想。它含有异硫氰酸酯,本来是为了避免被吃,毕竟这东西刺激性强,味道冲,轻则吃起来辣,重则一口下去直冲天灵盖,涕泗横流。没错,就是芥末那股味。

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十字花科蔬菜中,这些异硫氰酸酯平时以硫代糖苷(GS)的形式储存在细胞液泡里,而另一些细胞里则存有水解硫代糖苷的芥子酶。要是有人吃它,细胞结构被破坏,硫代糖苷和芥子酶遇到一块,就释放出有刺激性辣味的异硫氰酸酯了[7],所以生吃萝卜会越嚼越辣。

但从健康上来说,硫代糖苷本身没什么活性,还非得转化成异硫氰酸酯后才能让人体吸收,带来健康益处。但咱们中国人吃菜还是喜欢吃熟的。不管是煎炒烹炸,这菜做熟后芥子酶早都失活了。难不成为了异硫氰酸酯的健康益处,还得天天吃蔬菜沙拉?

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硫代糖苷经过芥子酶水解产生异硫氰酸酯

其实吧,除了植物自带的酶,把GS转化成异硫氰酸酯这个过程,肠道菌也可以完成。在1998年,就有人发现,减少了肠道中定植的细菌后,人体对食物中异硫氰酸酯的吸收减少了[8]。不同人吃下煮熟的十字花科蔬菜后,摄取异硫氰酸酯的量,也会因肠道菌不同而出现很大差异[9]。

目前,已经发现乳酸菌、双歧杆菌和拟杆菌,具有将硫代糖苷转化为异硫氰酸酯的能力。至于怎么转化的,研究人员对多型拟杆菌(Bt)进行了研究。

研究人员在体外培养了几种从人体中分离获得的Bt菌株,检测了它们把硫代糖苷转化成异硫氰酸酯的能力。不同的Bt菌株,异硫氰酸酯的产量差异巨大,最多和最少的差了10倍以上

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不同多型拟杆菌产生异硫氰酸酯的能力相差10倍以上

通过对这些菌株的基因对比分析,研究人员发现了26个差异较大,可能与GS代谢有关的基因。其中可能性最大的是BT2156~BT2159这几个基因。

这几个基因位于同一个操纵子上,经常一起转录表达,其中包括了两个依赖烟酰胺的氧化还原酶(BT2158和BT2159)、一个糖苷水解酶(BT2157)一个受BT2160调节的磷酸糖类异构酶(BT2156)。这一操纵子也是多形拟杆菌中许多糖类代谢的关键位点。

对这几个基因的进一步分析显示,BT2157、BT2158和BT2160的缺失,都会影响异硫氰酸酯的产生

此外,研究人员还发现,在富含葡萄糖的培养基中,只有在培养后期才开始有异硫氰酸酯生成。也就是说,多形拟杆菌会优先利用葡萄糖,只有葡萄糖耗尽后,才会开始代谢GS,产生异硫氰酸酯其它一些糖类,比如甘露糖、半乳糖、麦芽糖等等,也会被Bt优先利用,从而抑制异硫氰酸酯的产生

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不同种类的糖都会抑制Bt代谢硫代糖苷,减少异硫氰酸酯的产生

接下来,研究人员在小鼠体内进行了试验。他们把BT2157突变的多形拟杆菌移植给了无菌小鼠,喂食低糖鼠粮和硫代糖苷或者西蓝花。通过对小鼠尿液的分析,研究人员发现移植BT2157突变型Bt的小鼠,尿液中的异硫氰酸酯代谢物明显低于移植野生型细菌的小鼠

BT2157基因果然影响了异硫氰酸酯的吸收!

最后,研究人员还检测了BT2160-BT2156这个影响异硫氰酸酯吸收的操纵子的分布。在大多数国家中,这一操纵子都广泛存在于人们的肠道菌中,也包括咱们中国

这么说来,常吃的炖萝卜熬白菜也是可以带来异硫氰酸酯的健康益处的。只不过可能最好要少吃点糖,免得肠子里的微生物都去吃糖,而冷落了硫代糖苷,减少异硫氰酸酯的吸收。

编辑神叨叨

 

参考文献:

1. LIOU C S, SIRK S J, DIAZ C A C, et al. 2020. A Metabolic Pathway for Activation of Dietary Glucosinolates by a Human Gut Symbiont. Cell [J], 180: 717-728.e719.

2. Vomhof-Dekrey E E , Sr. M J P . The Nrf2-antioxidant response element pathway: a target for regulating energy metabolism[J]. Journal of Nutritional Biochemistry, 2012, 23(10).

3. Armah C N , Derdemezis C , Traka M H , et al. Diet rich in high glucoraphanin broccoli reduces plasma LDL cholesterol: Evidence from randomised controlled trials[J]. Molecular Nutrition & Food Research, 2015, 59(5):918-926.

4. Axelsson A S , Tubbs E , Mecham B , et al. Sulforaphane reduces hepatic glucose production and improves glucose control in patients with type 2 diabetes[J]. Science translational medicine, 2017, 9(394).

5. Folkard D L , Melchini A , Traka M H , et al. Suppression of LPS-induced transcription and cytokine secretion by the dietary isothiocyanate sulforaphane[J]. Molecular Nutrition & Food Research, 2014, 58(12):2286-2296.

6. MITHEN R F 2013. Development and commercialisation of 'Beneforté' broccoli and potential health benefits. Acta Horticulturae [J], 1005: 67-70.

7. Halkier B A , Gershenzon J . BIOLOGY AND BIOCHEMISTRY OF GLUCOSINOLATES[J]. Annual Review of Plant Biology, 2006, 57(1):303-333.

8. Shapiro T A , Fahey J W , Wade K L , et al. Human metabolism and excretion of cancer chemoprotective glucosinolates and isothiocyanates of cruciferous vegetables.[J]. Cancer Epidemiol Biomarkers Prev, 1998, 7(12):1091-1100.

9. Fei L , Hullar M A J , Beresford S A A , et al. Variation of glucoraphanin metabolism in vivo and ex vivo by human gut bacteria[J]. British Journal of Nutrition, 2011, 106(3):408-416.

头图来自pixabay.com

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