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Introduction
衰老是一个自然发生且复杂的生理过程，常伴随着组织损伤积累和机体功能衰退，甚至是诱发多种年龄相关性疾病的主要危险因素，如心血管疾病、神经退行性疾病、癌症和年龄相关性肌肉减少症。目前，随着人口老龄化现象加剧，衰老相关疾病发病率逐渐上升，给公共医疗系统带来了沉重负担。因此，探索以天然功能性物质为基础的膳食干预措施对于改善衰老相关认知障碍，提高老年人的生活质量具有重要的研究意义。
花色苷（anthocyanins）是多酚家族中的一类黄酮类物质，广泛存在于深色的谷物、浆果或蔬菜中。研究表明，花色苷具有抗氧化、抗炎、降血糖、降血脂、保护视觉及缓解神经退行性疾病等健康作用。根据《中国居民膳食营养素参考摄入量（2023版）》，花色苷的每日推荐摄入量为50 mg/天，且目前尚未发现摄入花色苷对机体健康有不利影响。然而，由于花色苷结构特征的差异，以及化学不稳定性，其生物利用度较差，主要是通过与结肠中的微生物群相互作用发挥抗衰老和缓解年龄相关疾病的生物活性。一方面，花色苷被肠道菌群降解代谢为酚酸等小分子物质，如原儿茶酸（protocatechuic acid）、阿魏酸（ferulic acid）、没食子酸（gallic acid）、香草酸（vanillic）和丁香酸（syringic acid），这些小分子代谢物更活跃，能够通过血液循环和血脑屏障产生健康效应；另一方面，花色苷及其代谢物质可作为益生元，通过增加有益菌的丰度并抑制致病菌的繁殖，增强肠道屏障功能，并加强肠道与中枢神经系统之间的联系，从而促进健康衰老。
国家粮食和物资储备局科学研究院硕士研究生陈玉玉（第一作者）、副研究员王勇、研究员綦文涛（共同通信作者）等在本文介绍了花色苷的消化吸收过程，并重点探讨了花色苷在肠道微生物群作用下的代谢转化，以及花色苷对肠道菌群组成的调节在延缓衰老方面的重要作用。此外，对花色苷通过调控肠道菌群缓解年龄相关性疾病的生物活性进行了系统的总结，表明花色苷及其代谢产物对健康衰老具有有益的调控作用。
花色苷消化和吸收
口腔是消化花色苷的初始部位（图1）。口腔中存在的微生物群落可以释放各种消化酶，促进乙腈的部分降解。
图1 花色苷消化吸收过程
由于胃内环境为酸性，花色苷在胃内以糖苷的形式相对稳定。胆红素异位酶是一种膜蛋白载体，可以使花色苷以完整的形式通过胃屏障，在没有脱糖基代谢的情况下被快速吸收。花色苷的吸收速率主要与其化学结构、分子质量和膳食成分有关。
小肠是花色苷吸收的主要部位，主要通过膜内转运蛋白促进的被动扩散或主动转运吸收，但吸收率仅为5%左右。 花色苷在肠道中的吸收经历了2 个不同的代谢过程，第1阶段包括氧化、去甲基化和水解，但发生的频率相对较小；第2阶段是频繁和快速的，包括乙酰化、甲基化、硫酸化和葡萄糖醛酸化。重要的是，在体外肠细胞Caco-2模型中，发现花色苷在小肠中的代谢吸收率相对较低。
大肠中含有超过10万亿个微生物，可以分泌各种酶，具有很强的代谢和吸收营养的能力。由于只有少量的花色苷被吸收，因此大约90%-95%的花色苷会到达结肠，被肠道微生物群降解。具体来说，Bacteroides spp.、 Enterococcus casseliflavus、Eubacterium spp. 和 Clostridium spp. 能够产生β-葡萄糖苷酶、α-半乳糖苷酶和α-鼠李糖苷酶，将花色苷代谢成小分子酚酸（图2）。
图2 主要花色苷种类及其肠道代谢物
花色苷对健康老龄化的改善
花色苷及其肠道代谢物通过直接发挥生物活性（如抗炎、抗氧化和改善神经功能）以促进健康衰老。表1总结了花色苷及其代谢产物在不同模型中延缓衰老和延长寿命的潜在功能。
表1 花色苷在不同模型中延缓衰老的作用
花色苷通过介导肠道菌群对健康老龄化的调节作用
肠道微生物群在延缓衰老和延长健康寿命方面至关重要。由于肠道微生物群对饮食习惯和环境等多种因素的易感性，肠道微生物群系统容易出现失衡。因此，花色苷通过维持肠道菌群平衡促进健康衰老的作用应受到重视。此外，肠道菌群的动态平衡和多样性是维持正常生理功能的关键因素，包括短链脂肪酸水平、脂质代谢和肠道屏障功能。因此，花色苷可能通过促进有益菌生长和抑制有害菌来改善健康衰老，不同模型中的具体例子总结如表2所示。
表 2 花色苷在不同模型中通过介导肠道菌群对健康老龄化的调节作用
综上所述，花色苷通过介导肠道菌群的变化对健康老龄化的改善作用主要包括2 个方面：1）富集产生短链脂肪酸的细菌，为肠道细胞提供能量并促进肠道黏液分泌，从而改善肠道屏障功能；2）维持肠道微生物群及其代谢物的平衡，加强微生物群-肠-脑轴的联系。
花色苷通过肠道菌群对年龄相关性疾病的调节作用
有研究表明，花色苷的膳食摄入可以减少心血管疾病的危险因素。花色苷通过与肠道菌群相互作用，改善高血压和动脉粥样硬化的症状，降低心血管疾病的风险（图3）。
图3 花色苷通过调控肠道菌群对年龄相关疾病的潜在预防作用
花色苷逐渐成为预防或治疗亨廷顿病的自然措施，因为它们能够保护神经元免受氧化应激、抑制神经炎症和调节细胞信号通路。花色苷还可以通过介导肠道微生物群和代谢物来减少亨廷顿病的发生。研究表明，花色苷及其代谢物可以通过降低氧化应激和炎症水平、抑制细胞凋亡和调节微生物群-肠-脑轴来改善亨廷顿病。
随着年龄增长，癌症发病率急剧增加。衰老过程中发生的线粒体功能障碍、细胞周期紊乱和端粒缩短可导致癌症的发展。花色苷及其肠道代谢产物通过增强癌细胞的促凋亡作用显著抑制肿瘤生长，从而减少癌症的发生。
老年人是发生肌肉减少症的高风险人群，这与肠道微生物群紊乱密切相关。因此，改善免疫稳态、抑制炎症反应、调节肠道菌群平衡可能是防治肌肉减少症的重要策略。因此，花色苷可以通过维持微生物群的平衡来缓解衰老相关的肌肉减少症。
Conclusion and prospect
随着老龄化人口的增多，年龄相关性疾病的发生率逐渐上升。花色苷抗衰老的生物活性已被广泛报道，花色苷类膳食补充剂是促进健康衰老的潜在方法。然而，目前关于这方面的研究还有待进一步探讨。例如，花色苷及其代谢产物在抗衰老作用中与肠道菌群之间的调控机制尚不清楚。因此可利用多组学技术（如宏基因组学和代谢组学分析）进一步探讨“花色苷-肠道微生物群-抗衰老”之间的作用机理。其次，可利用机器学习方法进一步探究不同类型的花色苷与肠道微生物群之间的调节关系。此外，目前大多数是使用富含花色苷的提取物进行实验研究，花色苷单体与肠道菌群之间的相互作用，以及花色苷单体调节健康衰老过程的作用机制，如微生物-肠-脑轴代谢途径，仍待进一步探究。
图4 花色苷促进健康衰老的潜在机制
第一作者
陈玉玉，上海理工大学健康科学与工程学院硕士研究生，食品工程专业。研究方向：粮油营养与健康。
通信作者
王勇，博士，国家粮食和物资储备局科学研究院副研究员。主要从事粮油营养与健康方向研究，主持国家自然科学基金、国家重点研发计划项目子课题等项目9项，作为技术骨干参加科研项目10余项。在国际学术期刊发表SCI、EI论文50余篇，授权发明专利5项，参与研制国家或行业标准4项。上海理工大学、中南林业科技大学硕士生导师。中国粮油学会粮油营养分会理事，中国食品科学技术学会特殊食品分会理事。担任Food Science and Human Wellness青年编委、Journal of Future Foods编委、《食品工业科技》青年编委。2022年入选首批全国粮食和物资储备青年拔尖人才，2020年入选中国科协第五届青年人才托举工程。
Interactions between anthocyanins and gut microbiota in promoting healthy aging
Yuyu Chenab, Ge Songa, Chenxu Zhaoac, Wentao Qia*, Yong Wanga*
aAcademy of National Food and Strategic Reserves Administration, Beijing 100037, China
bSchool of Health Science and Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China
cNational Engineering Research Center for Rice and Byproduct Deep Processing, College of Food Science and Engineering, Central South University of Forestry and Technology, Changsha 410004, China
*Corresponding author.
Abstract
Aging is a natural and inevitable physiological process that poses a serious threat to physical health, leading to age-related diseases and placing a heavy burden on the public health system. This study explores intervention measures to promote healthy aging and prolong lifespan. Anthocyanins (ACNs), as a class of flavonoids widely presented in fruits, vegetables and grains, exhibit strong antioxidant and anti-inflammatory activities. Recent studies indicate that ACNs exert health effects primarily by interacting with gut microbiota. Here, we introduced the digestion and absorption of ACNs, and mainly elaborated on the role of ACNs in delaying aging through gut microbiota. In addition, we described the changes in gut microbiota mediated by ACNs and their impact on age-related chronic diseases, including cardiovascular diseases, neurodegenerative diseases, cancer, and sarcopenia. Therefore, ACNs have a broad application prospect in the development of functional foods with anti-aging effects by regulating gut microbiota.
Reference:
CHEN Y Y, SONG G, ZHAO C X, et al. Interactions between anthocyanins and gut microbiota in promoting healthy aging[J]. Journal of Future Foods, 2025, 5(3): 229-238. DOI:10.1016/j.jfutfo.2024.07.002.
文章翻译由作者团队提供
编辑：龚艺；责任编辑：孙勇
封面图片来源：摄图网
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