葡萄糖萝卜素是十字花科植物（如西兰花、芝麻菜等）中广泛存在的硫代葡萄糖苷，属于生物稳定的异硫氰酸酯前体。萝卜硫素由植物酶黑芥子酶催化葡萄糖萝卜素水解产生，在哺乳动物胃酸中该酶活性会失活。由于哺乳动物缺乏黑芥子酶活性，葡萄糖萝卜素可通过肠道微生物群代谢为萝卜硫素、萝卜硫素腈、葡萄糖芥子素、芥子素及芥子素腈等产物。最新研究显示，肠道微生物群的组成差异显著影响葡萄糖萝卜素的代谢效率及产物分布，而萝卜硫素本身亦能双向调节肠道菌群结构和功能。
1 引言
葡萄糖萝卜素主要存在于西兰花、芝麻菜等十字花科植物中，属于生物惰性硫代葡萄糖苷（GLs）。在pH 5-9范围内植物黑芥子酶活性最高，但在胃酸（pH 1-3）中失活。生食十字花科蔬菜时，机械破坏细胞释放的黑芥子酶可在口腔（pH 6.7-7.3）催化葡萄糖萝卜素转化为萝卜硫素，随后在胃酸中失活。值得注意的是，哺乳动物肠道菌群同样具备类似黑芥子酶活性，可将葡萄糖萝卜素转化为宿主可利用的萝卜硫素。已有研究证实，无菌小鼠摄入葡萄糖萝卜素后，30%未代谢成分通过尿液排出，而肠道菌群相关小鼠能显著促进其代谢转化。
2 胃肠道中的葡萄糖萝卜素代谢：肠道菌群的作用
人体胃肠道中定植着约10¹⁴个细菌，主要分为厚壁菌门（95%由肠球菌、乳酸杆菌、瘤胃球菌等构成）、拟杆菌门（主要由拟杆菌和普雷沃菌属主导）、放线菌门和变形菌门。这些微生物通过代谢营养物质、药物及外源化合物，维持肠道屏障功能和免疫稳态。体外实验显示，大鼠盲肠菌群在MRS培养基中培养12-24小时后，葡萄糖萝卜素代谢率显著提高，主要产物为萝卜硫素和芥子素腈。人类粪便菌群研究进一步证实，膳食中葡萄糖萝卜素含量越高，其微生物代谢速率越强。
3 葡萄糖萝卜素及其活性衍生物对肠道菌群的影响
膳食模式显著影响肠道菌群的组成与功能。研究显示，高脂饮食（HFD）小鼠补充150 μmol/kg葡萄糖萝卜素6周后，拟杆菌门丰度增加，厚壁菌门比例下降。这种菌群结构变化可能通过降低厚壁菌门/拟杆菌门比值（F/B比值），发挥预防肥胖作用。体外实验发现，萝卜硫素在有氧条件（21% O₂）下抑制大肠杆菌生长，但在肠道厌氧条件（0.01% O₂）下反而促进其生长，提示需谨慎解读体外实验结果。
4 膳食葡萄糖萝卜素/萝卜硫素维持健康肠道菌群的分子机制
萝卜硫素通过其异硫氰酸酯基团的亲电碳原子与Keap1蛋白的Cys151残基相互作用，激活Nrf2信号通路。这触发了抗氧化酶（如SOD1、CAT、GST、GPx和NQO1）的表达，通过中和ROS及其产物，缓解肠道氧化应激。同时，Nrf2信号增强可抑制炎症相关转录因子NF-κB活性。这种双向调节作用不仅维持肠道稳态，还通过促进II相解毒酶（如GST）活性，提升肠道解毒能力，从而支持有益菌群生长。
5 结论与展望
肠道微生物群组成和代谢活性显著影响葡萄糖萝卜素的代谢命运。虽然约30%葡萄糖萝卜素未经代谢即随尿液排出，但持续摄入十字花科蔬菜可促进萝卜硫素的生成。当前研究仍需明确：（1）肠道微生物是否能合成萝卜硫素谷胱甘肽偶联物（SFN-GSH）等代谢物；（2）SFN腈等衍生物在体内的代谢机制；（3）个体化微生物谱对葡萄糖萝卜素代谢的影响。研究推测，萝卜硫素通过缓解肠道氧化应激、增强紧密连接蛋白表达及促进解毒途径，维持肠道屏障完整性和氧化还原稳态，这些发现为开发靶向肠道菌群的营养干预策略提供了新思路。
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