近年来，《代谢物》期刊发表了一篇关于辣椒素的研究，详细探讨了这种化合物的代谢过程、肠道微生物相互作用以及对生理的影响。辣椒素是辣椒中主要的辣味生物碱，被广泛用作传统疗法和烹饪原料。
研究表明，辣椒素能够调控炎症、代谢、致癌和神经相关通路，因此被认为是一种具有药理潜力的功能性植物化学物质。越来越多的证据表明，肠道微生物群在决定辣椒素的系统性影响和代谢命运方面起到了关键作用。反过来，辣椒素也能调节微生物群结构，通常促进有益菌群的生长，同时减少促炎菌群的数量。然而，这些效应高度依赖于剂量、性别、宿主肠型及基础微生物组成。
肠道微生物群与宿主代谢在辣椒素转化中的作用
辣椒素主要通过胃肠道以被动扩散的方式被吸收。在动物模型中，其吸收率高达85%至95%，但由于快速代谢，其系统生物利用度较低，半衰期较短。吸收后，辣椒素经历肝脏的I相代谢，由细胞色素P450酶催化，进行脂肪族链的羟基化反应，生成主要代谢产物17-羟基辣椒素和16-羟基辣椒素。
另一条代谢途径通过烷基脱氢反应生成16,17-二氢辣椒素，该代谢物与瞬时受体电位香草酸亚型1（TRPV1）有高亲和力，从而增强刺激感。相比之下，主要代谢物因结构改变而减少了对TRPV1的激活能力。这意味着辣椒素的代谢过程起到了解毒机制的作用，降低了其生物刺激性和辣度。
肠道微生物群被认为是辣椒素代谢的一个重要补充系统。研究表明，肠道微生物可能通过脱羟基化、去甲基化、结合反应和还原裂解等途径转化辣椒素。这些转化可能发生在肝脏处理之前或与其并行，尤其是在那些具有较高微生物酶活性或胃肠蠕动较慢的人群中。辣椒素的生物利用度受到多种相互依赖因素的影响，包括给药途径、代谢转化、物理化学性质以及宿主的生物学背景。不同的制剂形式和给药方式会影响其吸收和系统传递。
例如，虽然口服摄入通常会经历广泛的首过代谢（肝脏），但局部或透皮应用可以绕过肝脏处理。一些先进的制剂技术已被开发出来以克服稳定性和溶解性限制，例如羟丙基-β-环糊精、聚合物胶束和脂质体。这些技术可以提高辣椒素的口服生物利用度、治疗一致性和血浆半衰期。
此外，肝脏酶活性的个体差异（如性别、年龄、基因多态性和健康状况）也会影响辣椒素的代谢，导致不同个体之间的暴露量和反应存在差异。肠道微生物群还参与了肠腔内辣椒素的生物转化。肝脏结合后的辣椒素代谢物经胆汁分泌后，会被微生物酶去结合，从而实现再吸收和更广泛的系统可用性。
辣椒素代谢与中枢神经系统
值得注意的是，辣椒素能够穿越血脑屏障，并在富含脂质的大脑区域（如纹状体和小脑）积累，在这些区域它经历特定区域的代谢（如17-羟基辣椒素）并调节多巴胺和乙酰胆碱等神经递质。
辣椒素对肠道微生物群的影响
最近的研究提出了两种主要机制来解释辣椒素与肠道微生物群的相互作用。首先，辣椒素与产生短链脂肪酸（SCFAs）的细菌多样性增加有关，例如丙酸、乙酸和丁酸。这些短链脂肪酸可以通过抑制组蛋白去乙酰化酶来负向调控免疫细胞中促炎性细胞因子的表达。
其次，辣椒素减少了产生脂多糖（LPS）的革兰氏阴性菌数量。LPS是细菌外膜的组成部分，能与Toll样受体4结合，触发信号级联反应，导致促炎性细胞因子的转录。然而，这些效应依赖于剂量和性别：高剂量（>80 mg/kg）会导致小鼠肠道损伤，而微生物群的变化（如粪杆菌属的富集）则表现出性别特异性模式。
对比研究显示，低剂量下辣椒素通过TRPV1介导的粘液分泌增加了阿克曼菌（Akkermansia muciniphila）的数量，但在高剂量下则减少，突显了剂量敏感性。在小鼠实验中，富含辣椒素的饮食阻止了微生物失调，增加了产短链脂肪酸的细菌数量，同时减少了产脂多糖的细菌。
辣椒素对基因和蛋白质的调控作用
辣椒素因其抗炎、抗氧化、抗癌和抗肥胖特性而备受关注。这些特性表明辣椒素在基因调控、脂肪生成抑制、糖酵解酶表达增加和能量代谢改善方面发挥了重要作用。
例如，辣椒素的抗肥胖作用可能独立于TRPV1的激活，而是通过微生物群介导的途径实现的。多项研究还测试了辣椒素作为癌症治疗替代品的潜力，通过诱导癌细胞死亡发挥作用。辣椒素可以抑制赖氨酸特异性去甲基化酶1A（KDM1A），该酶在多种癌症中过度表达并与癌细胞进展相关。
尽管如此，辣椒素在肿瘤学中的作用是一把“双刃剑”：一方面，它通过STAT3/TRIB3途径诱导细胞凋亡并抑制拓扑异构酶；另一方面，长期高剂量暴露可能通过增加微生物群产生的血清素促进胃癌进展和转移。
辣椒素的抗肥胖特性还与其对解偶联蛋白的调控有关，这些蛋白在能量消耗过程中激活产热作用。研究表明，辣椒素通过调节昼夜节律（BMAL1）和TRPV1/PKA通路减轻氧化应激和氧化还原失衡。此外，辣椒素还能通过降低β-淀粉样蛋白水平和调节特定脑区神经递质（如海马乙酰胆碱）来缓解小鼠的神经退行性疾病。
总结
总体而言，辣椒素是一种多功能植物化学物质，其对宿主生理的影响受生物利用度、代谢转化和肠道微生物群的影响。辣椒素具有多种系统效应，可以改变肠道微生物群的组成，促进有益菌群的生长并减少有害菌群。这些宿主-微生物相互作用表明，辣椒素可能成为一种选择性微生物调节剂和代谢调节剂。
仍需解决的关键问题包括微生物群变化的长期稳定性、微生物生物转化机制以及特定情境下的风险（如高剂量下的促肿瘤效应）。进一步研究这些潜在机制将有助于推动辣椒素作为膳食和治疗剂的应用。
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