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火狐体育手机登录:B族维生素与肠道菌群互作
发布时间:2022-07-09 05:17:06 来源:火狐体育手机登录 作者:火狐体育官网首页

  由于人类自身无法产生足够量的维生素(维生素 D 除外),因此要从食物中获取维生素。然而,许多维生素对温度敏感,在食品加工和储存过程中容易降解。因此,

  例如口角炎,脚气病,腿部容易抽筋,皮肤容易红肿,容易烦躁和疲倦等,都有可能与缺乏B族维生素有关。

  常见的有维生素 B1(硫胺素)、B2(核黄素)、B3(烟酸/烟酰胺)、B5(泛酸)、B6(吡哆醇)、B7(生物素)、B9(叶酸)和B12(钴胺素)等。

  B族维生素主要通过结肠产生和吸收,大多数B族维生素的吸收情况类似:在低浓度时,主动运输系统促进吸收,而在较高浓度时,被动扩散主要发生在小肠。过量摄入B族维生素会使B族维生素到达大肠。

  维生素B1参与肠道粘膜免疫系统的免疫防御,调节免疫细胞在肠道内发挥作用。维生素B1对巨噬细胞有调控作用,能够介导巨噬细胞的生长及其细胞因子的分泌,间接促进免疫细胞的增殖和分化。

  维生素 B1(硫胺素)是几种酶的辅助因子,包括丙酮酸脱氢酶和 α-酮戊二酸脱氢酶,它们都参与三羧酸 (TCA) 循环,从而为人体提供能量。

  维生素 B1 在肉类(尤其是猪肉和鸡肉)、鸡蛋、谷芽、米糠、豆类中以高浓度的焦磷酸硫胺素(TPP) 形式存在。

  膳食TPP被碱性磷酸酶水解,并在小肠内转化为游离硫胺素。游离硫胺素通过硫胺素转运体(例如,THTR-1、THTR-2)被肠上皮吸收,并被输送到血液中以分布在全身。游离硫胺被转化回TPP,用于TCA循环中的能量代谢。

  结肠中各种类型的肠道细菌也会产生维生素B1作为游离硫胺素和TPP。在结肠中,游离细菌硫胺素主要被硫胺素转运体吸收,运输到血液中,并分布在全身;这一机制与小肠吸收游离膳食硫胺素的方式相似。

  然而,肠道细菌产生的TPP不会转化为游离硫胺素,因为结肠中不会分泌碱性磷酸酶。相反,TPP通过在结肠顶膜上高度表达的TPP转运体(如TPPT-1)直接被结肠吸收。被吸收的TPP通过MTPP-1进入线是一种TPP转运体,在线粒体内膜中表达,用作ATP生成的辅助因子。这表明细菌TPP对结肠中的能量生成很重要。

  产生能量外,维生素B2通过启动NADPH氧化酶2与免疫细胞中活性氧(ROS)的产生有关,ROS是炎症和免疫过程中重要的效应分子和信号分子。

  维生素B1是参与TCA循环的丙酮酸脱氢酶和α-酮戊二酸脱氢酶等酶的辅助因子。维生素B2是TCA循环中琥珀酸脱氢酶和脂肪酸氧化(FAO,也称为β-氧化)中酰基辅酶a脱氢酶等酶的辅助因子。初始B细胞优先使用TCA循环有效产生能量。一旦B细胞被激活,分化为产生IgA的浆细胞,它们就会利用糖酵解产生IgA抗体。

  游离核黄素。游离核黄素通过小肠上皮上表达的核黄素转运蛋白被吸收,然后释放到血液中。在血液中,游离核黄素转化回FAD 或 FMN 并分布在全身。

  拟杆菌门中的某些物种比放线菌门和厚壁菌门产生更多的VB2。然而,放线菌和厚壁菌门仍然表达核黄素转运蛋白以及从游离核黄素生成 FAD 和 FMN 所必需的酶(即FAD 合酶和黄素激酶),这表明所有细菌,包括那些不能合成维生素的细菌B2 本身需要 FAD 和 FMN 才能生长和生存。因此,与维生素 B1 一样,宿主和共生细菌之间可能存在对维生素 B2的竞争。

  维生素 B2 中间体(6-hydroxymethyl-8-d-ribityllumazine ),该中间体与抗原呈递细胞上的主要组织相容性复合物I类相关基因蛋白(MR1)结合;这会导致粘膜相关不变T细胞(MAIT)产生细胞因子,如干扰素γ和IL-17,这有助于宿主防御病原体(下图)。

  有助于MAIT细胞的发育和激活,以便对病原体进行免疫监测。MAIT细胞还产生炎性细胞因子并具有组织归巢特性,表明这些细胞也参与自身免疫和炎症疾病的发展。

  抑制参与脂肪酸氧化生成乙酰辅酶 A 的酰基辅酶 A 脱氢酶的活性,而乙酰辅酶 A 被线粒体用来通过 TCA 循环产生 ATP。

  G 蛋白偶联受体,在包括免疫细胞在内的多种细胞上表达。维生素 B3-GPR109a 信号传导诱导调节性 T 细胞分化并以 GPR109a 依赖性方式抑制结肠炎。维生素 B3 还抑制巨噬细胞和单核细胞产生促炎细胞因子IL-1、IL-6 和肿瘤坏死因子α (TNF-α)。

  与其他B族维生素不同,维生素B3可由哺乳动物通过色氨酸的内源性酶途径生成,并储存在肝脏中,也可从饮食中获得。

  鱼和肉含有维生素B3作为烟酰胺,而植物性食品如豆类含有维生素B3作为烟酸。烟酰胺和烟酸都通过小肠直接吸收,烟酸在小肠转化为烟酰胺。

  辅酶A通过泛碱转化回维生素B5或半胱胺。然而,半胱胺抑制过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPARγ)信号,导致炎症。在泛碱产生酶基因敲除小鼠中,结肠炎已得到改善。因此,维生素B5缺乏通过上皮屏障功能障碍和促炎分子的产生引起炎症。

  促进先天免疫和适应性免疫,增强抗结核分枝杆菌感染的保护活性。在小鼠中,补充维生素B5可激活巨噬细胞的吞噬作用和细胞因子(包括IL-6和TNF-α)的产生,并随后促进Th1和Th17反应,以清除肺结核分枝杆菌。因此,维生素B5通过激活免疫反应来促进宿主防御,表明这种维生素作为一种天然佐剂具有重要作用。

  辅酶A或磷酸泛酰巯基乙胺pantetheinase的形式存在,浓度很高。辅酶A和磷酸泛乙烯通过小肠内的内源性酶(如磷酸酶和泛乙烯酶)转化为游离泛酸。游离泛酸通过小肠上皮上表达的钠依赖性复合维生素转运体(SMVT)被吸收,然后释放到血液中。最后,游离泛酸被转化回辅酶A并分布在全身,尤其是肝脏和肾脏。

  从头合成途径合成。细菌维生素B5以游离泛酸的形式存在,其在大肠中直接吸收,转化为辅酶A,并以与膳食维生素B5相同的方式分布。

  吡哆醇、吡哆醛和吡哆胺。这些形式的维生素B6是辅酶磷酸吡哆醛(PLP)和磷酸吡哆胺(PMP)的前体,参与多种细胞代谢过程,包括氨基酸、脂质和碳水化合物代谢。

  辅助因子。服用维生素B6拮抗剂会损害S1P裂解酶活性,并产生不适当的S1P梯度,导致淋巴细胞从淋巴组织迁移受损,并减少肠道中淋巴细胞的数量。位于肠道上皮细胞之间的淋巴细胞被称为上皮内细胞(IEL),参与抵抗病原体的保护。

  被小肠吸收。虽然已经证明维生素B6通过酸性pH依赖和载体介导的转运被吸收,但尚未在任何哺乳动物物种中鉴定出肠吡哆醇转运体。在吸收游离维生素B6后,它进入血液,并转化回PLP或PMP。

  拟杆菌和变形杆菌可能从5-磷酸脱氧纤维素和4-磷酸羟基-l-苏氨酸开始产生维生素B6,而放线-磷酸开始产生。相比之下,大多数厚壁菌属(韦荣球菌、瘤胃球菌、粪杆菌和乳杆菌属)都缺乏维生素B6生物合成途径,除了一些梭菌(C. bartlettii、C. leptum、hylpentosum和C. sporogenes)和乳杆菌(短乳杆菌和瘤胃乳酸杆菌)外。

  世卫组织/粮农组织建议成年人每天摄入1.3-1.7毫克维生素B6。青少年和怀孕或哺乳的女性每天需要更多的维生素 B6,大约 2 毫克。

  和类风湿性关节炎等炎症性疾病的发展以及神经元功能障碍有关。维生素B6缺乏会破坏Th1-Th2平衡,导致过度的Th2反应,导致过敏。此外,在类风湿性关节炎患者中观察到血浆维生素B6水平较低,以及促炎细胞因子(如TNF-α和IL-6)水平升高。其他还包括导致肌肉无力、抑郁、易怒、短期记忆丧失、紧张和注意力不集中等问题。

  。例如,维生素B7是参与脂肪酸生物合成的乙酰辅酶A羧化酶和脂肪酸合成酶的必要辅助因子。因此,维生素B7可能会影响免疫代谢。

  (生物素化)组蛋白抑制基因表达;这些基因包括编码NF-κB的基因,NF-κB是产生几种促炎细胞因子(例如,肿瘤坏死因子α、IL-1、IL-6、IL-8)的主要信号分子。NF-κB的核转录在维生素B7缺乏时被激活,表明组蛋白的生物素化抑制NF-κB信号中编码促炎细胞因子的基因的表达。因此,维生素B7通过

  维生素B7也是由肠道细菌产生的游离生物素,由丙二酰辅酶A或吡美乐酸通过吡美乐酰辅酶A合成。细菌游离生物素被结肠中表达的SMVT吸收。

  相比之下,普雷沃氏菌属、双歧杆菌属、梭菌属、瘤胃球菌属、粪杆菌属和乳酸杆菌属缺乏这种途径;然而,它们确实

  ,它与维生素B7紧密结合,阻止维生素B7在肠道中被吸收。因此,维生素B7缺乏症不仅可能由维生素B7摄入不足引起,还可能由过量摄入生蛋清引起。

  。维生素B9缺乏症还通过将细胞周期阻滞在S期并增加DNA损伤的频率,在体外抑制人类CD8+T细胞的增殖。

  调节性T细胞(Treg)表达高水平的维生素B9受体(叶酸受体4[FR4])。服用抗FR4抗体会导致Treg细胞群的特异性减少,这表明

  ,抗凋亡Bcl2分子的表达减少,尽管幼稚T细胞仍保留分化为Treg细胞的能力;这表明维生素B9是Treg细胞的生存因子。与这些发现一致,膳食维生素

  导致小肠中Treg细胞数量减少。由于Treg细胞在预防过度免疫反应中起着重要作用,喂食缺乏维生素B9饮食的小鼠对肠道炎症的易感性增加。

  的形式存在于饮食中。叶酸-聚谷氨酸酯与谷氨酸单酯脱结合,然后通过叶酸转运体(如质子耦合叶酸转运体(PCFT))在小肠吸收。在肠上皮中,叶酸单谷氨酸盐在被输送到血液之前转化为四氢叶酸(THF),四氢叶酸是一种活性形式和辅助因子。

  肠道细菌从GTP、4-磷酸红糖和磷酸烯醇式丙酮酸合成维生素B9作为THF。细菌性THF通过PCFT在结肠中直接吸收,并通过血液分布到全身。

  菌株(青春期双歧杆菌和假链双歧杆菌)可提高叶酸缺乏大鼠和无叶酸培养基大肠中叶酸的生成。此外,植物乳杆菌、德氏乳杆菌、保加利亚乳杆菌和罗氏乳杆菌可提高缺乏叶酸合成所需成分的细菌培养上清液中叶酸的生成。

  6-甲酰蝶呤(6-FP)是通过光降解产生的。与维生素B2代谢物6-羟甲基-8-d-三嗪一样,6-FP与MR1结合,但与B2代谢物不同,它不能激活MAIT细胞。6-FP的类似物乙酰-6-FP是MR1的拮抗剂,可抑制MAIT细胞活化。如关于维生素B2的章节所述,6-羟甲基-8-d-三硝基脲嗪可激活MAIT细胞,从而抵御病原体,因此维生素B9代谢物可

  ,并防止过度过敏和炎症反应。膳食维生素B2和B9与微生物群的组成及其代谢这些维生素的能力之间的定量平衡,可能是理解肠内MAIT细胞介导的稳态的关键。

  世卫组织/粮农组织建议成年人每天摄入400微克维生素B9。美国国立卫生研究院建议母乳喂养的母亲每天需要 500 微克,青少年和怀孕女性每天应该摄入 600 微克。

  ,并抑制自然杀伤T细胞的活性;补充甲钴胺可以改善这些状况,这表明维生素B12通过CD8+T细胞和自然杀伤T细胞促进免疫反应。

  ,胃蛋白酶将其分解为游离维生素B12。游离维生素B12通过胃糖蛋白内源性因子(IF)被小肠上皮细胞吸收。在上皮细胞内,如果维生素B12复合物被溶酶体分解为游离维生素B12,然后释放到血液中,在血液中转化为活性形式并分布在全身。

  从发酵食品中分离出的植物乳杆菌和棒状乳杆菌产生维生素B12,而动物双歧杆菌在牛奶发酵过程中合成维生素B12。

  世卫组织/粮农组织建议成年人每天摄入2.4μg维生素B12。青少年和怀孕或哺乳的女性需要更多:每天 2.6 至 2.8 μg。

  中起着重要作用,尤其是在神经元中。因此,维生素B12缺乏会导致巨幼细胞性贫血和神经系统症状,如手脚麻木,刺痛。其他还会导致包括贫血、失智、沮丧、难以保持平衡、疲劳、虚弱、体重减轻、肠道问题、肌肉无力、口腔或舌头酸痛等症状,缺乏也会损害神经系统,并可能导致记忆力差、情绪障碍、抑郁、精神错乱和痴呆。

  (一种影响壁细胞和内因子释放的自身免疫性疾病,维生素 B-12 吸收所必需的)导致的生物利用度低或吸收受损;随着年龄的增长,药物(例如质子泵抑制剂)的使用,胃肠道疾病(例如炎症性肠病)或胃肠道感染(例如幽门螺杆菌、肠道蠕虫)的发生,萎缩性胃炎、吸收不良和恶性贫血的风险增加。

  对哺乳期女性进行的一项关联研究发现,增加维生素 B2、B5、B6 和 B12 的摄入量与120个粪便样本中

  。肠道慢性炎症包括促炎细胞因子浓度升高,已被证明会导致上皮吸收功能的改变。肠上皮细胞暴露于促炎细胞因子肿瘤坏死因子-α中会显著抑制维生素B2的摄取,这可能解释了IBD患者中维生素B2浓度显著较低的原因。维生素B2和B3浓度可能是疾病状态的标志物。

  的微生物组显示参与B 族维生素代谢的多种途径显着减少,包括烟酸/NADP 生物合成。所有这些观察结果表明,微量营养素的缺乏会改变肠道微生物群。

  在一个小型成人志愿者组中进行了一项试点研究,该组补充了过量的维生素B2(100 毫克),为期 14 天。他们发现,在补充过程中,每克粪便中的

  。作者还注意到厌氧罗氏菌属的增加和大肠杆菌减少。关于维生素的结肠靶向性,最近的一项研究表明,通过缓释微囊结肠靶向

  有益于影响微生物组成和胰岛素敏感性。有趣的是,作者还观察到肥胖受试者群体中α多样性和拟杆菌丰度降低,并指出这种变化与膳食烟酸摄入量降低有关。针对克罗恩病的研究发现发现,

  可减少全身氧化应激、一些抗炎作用,降低 C 反应蛋白、红细胞沉降率、血小板和 IL-2,并减轻临床症状。粪便微生物群的荧光原位杂交分析显示 克罗恩病患者中粪便肠杆菌科细菌减少、粪便钙卫蛋白水平降低。维生素可以调节微生物组、改变氧化还原电位,并且就维生素 B3而言,对全身胰岛素敏感性和代谢性炎症的生物标志物产生积极影响。虽然需要进行额外的临床研究以充分了解结肠靶向递送维生素的优势和潜在副作用,但在菌群失调的情况下,这种方法

  目前,对肠道微生物群的研究及其与多种 B族维生素的相互作用机制的理解正逐步深入,精准健康和营养新时代正在开启。

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