【封面文章】Mol. Nutr. Food Res.: 應用生理動力學模型預測異黃酮大豆苷元對S-equal的腸道微生物

2021-02-23 食品加 智食科技

應用生理動力學模型預測異黃酮大豆苷元對S-equal的腸道微生物代謝及其對ER𝜶活化的影響

Molecular Nutrition & Food Research (IF: 4.653，2區)

眾所周知，腸道微生物群對宿主的健康起著重要作用，尤其是通過代謝不可消化的食物成分，形成維生素，保護宿主免受病原體的侵害。腸道微生物群的失調與多種疾病相關，如非酒精性脂肪肝病、代謝紊亂、炎症性腸病和自閉症。為了減少對動物實驗的使用，目前毒性測試正在經歷從使用實驗動物向使用基於人的體外實驗與計算機模擬結合的模式轉變。這些測試方法的核心是基於生理的動力學（PBK）模型來描述吸收，分布，代謝和排洩（ADME），並確保在使用體外數據得出體內結論時要考慮動力學情況。但是當前建立的PBK模型專注於哺乳動物細胞系和組織樣品的使用，完全忽略了腸道菌群的影響。異黃酮大豆苷元是受腸道微生物代謝影響的植物化學物質的廣泛研究實例。大豆黃酮在大豆和大豆製品中的含量很高，並且通常在亞洲和素食飲食中被大量食用。之前的研究對分離細菌的研究無法量化在PBK模型中，包括異黃酮大豆苷元的腸道微生物轉化所需的動力學參數。

優化並進行厭氧大鼠糞便培養，以得出表觀的最大速度(Vmax)和Michaelis–Menten常數(Km)用於將黃豆苷元轉化為二氫黃豆苷元的腸道微生物，S‐equol和O‐desmethylangolensin，作為基於生理的動力學（PBK）模型的參數輸入。

在PBK模型中包含腸道微生物群可以預測S‐equol濃度和略降低的最大大豆黃酮濃度從2.19到2.16µm。大豆苷元的預測濃度S‐equol與體內濃度呈正相關。將基於PBK模型的預測與這些體內數據進行比較後發現，這些預測與體內可用數據相匹配濃度最大值數據良好，預測的血漿中黃豆苷元和S‐equol最大值分別是體內血漿的1.22和1.07倍。

本研究的目的是使用異黃酮黃豆苷元及其腸道微生物代謝產物，建立一種基於體外計算機模擬的測試策略，以預測腸道微生物對異生素的代謝及其形成的代謝產物的血漿濃度，S‐equol作為模型化合物。對糞便進行厭氧培養進行了優化，以建立隨糞便濃度和時間形成的代謝產物的線性關係，以進行充分的動力學實驗和定義Michaelis–Menten參數。

Wang, Q., Spenkelink, B., Boonpawa, R., Rietjens, I. M. C. M., Beekmann, K., Use of Physiologically Based Kinetic Modeling to Predict Rat Gut Microbial Metabolism of the Isoflavone Daidzein to S‐Equol and Its Consequences for ERα Activation. Mol. Nutr. Food Res. 2020, 64, 1900912.   

https://doi.org/10.1002/mnfr.201900912

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