肠道菌群代谢通路定义吃蔬菜保护心脏的意义

新发现的一条肠道代谢通路，可将蔬菜中的营养物质转化为作用远超出肠道范围的活性分子。肠道细菌可将膳食硝酸盐与铁转化为有益于心血管及代谢健康的分子。

甜菜、绿叶蔬菜等食物富含硝酸盐和铁，但这些营养物质发挥部分生物学效应，取决于它们进入肠道之后发生的代谢变化。卡罗林斯卡研究所的研究人员发现，肠道细菌能够把膳食来源的硝酸盐和铁转化为具有生物活性的分子，该类分子有助于抵御心血管与代谢疾病。该研究成果发表于《细胞》（Cell）。

硝酸盐广泛天然存在于蔬菜中，尤以甜菜以及菠菜、芝麻菜、生菜这类绿叶蔬菜含量最高。豆类、全谷物、绿叶蔬菜等植物性食物还含有非血红素铁。研究人员发现，肠道微生物可以将饮食中的硝酸盐与非血红素铁结合，生成二亚硝酰铁复合物（DNICs）。这类复合物被机体吸收后转运至全身各组织，在肝脏与肾脏中的浓度尤其高。

肠道细菌是生成二亚硝酰铁复合物的必要条件

为溯源这类分子的生成来源，研究人员利用小鼠、细胞、菌株以及人体样本开展系列实验。借助高级分析技术，研究人员在多种组织内检测到二亚硝酰铁复合物；但在无菌小鼠体内完全检测不到该物质。这一差异证明，肠道微生物群对该复合物的生成起到不可或缺的作用。

> 配图说明：安德烈·L·克列希约夫。图片来源：卡罗林斯卡研究所

本研究第一作者、共同通讯作者，卡罗林斯卡研究所生理学与药理学系高级研究员安德烈·L·克列希约夫表示：“我们的结果表明，肠道细菌能够将食物中的组分转化为具备生物活性的分子，进而影响人体重要生理功能。”

二亚硝酰铁复合物水平升高可改善健康指标

研究人员在心血管‑代谢疾病动物模型中提升体内二亚硝酰铁复合物水平，采用两种干预手段：补充含硝酸盐与铁的膳食制剂，或是直接给予人工合成的二亚硝酰铁复合物。两种干预方式均观察到多项心血管、代谢健康指标得到改善。

本研究共同通讯作者、卡罗林斯卡研究所生理学与药理学系心肾生理学教授马蒂亚斯·卡尔斯特伦（与同系的乔恩·伦德伯格教授同为该文共同末位作者）谈道：“我们观察到小鼠血压下降、血管功能改善、血糖调控能力变好，同时肝脏脂肪蓄积减少。该结果有助于解释，为什么同时富含硝酸盐与铁的蔬菜饮食，和多种疾病发病风险降低存在关联。”

> 配图说明：马蒂亚斯·卡尔斯特伦。图片来源：安德烈亚斯·安德森

尚待开展人体验证研究

研究人员表示，该研究揭示了一条此前未知的通路：饮食与特定肠道微生物发生相互作用，生成具备潜在健康增益效果的分子。但目前大部分证据均来自动物实验模型，仍需更多研究明确这条通路在人体内的实际重要程度。

接下来面临的难题是开发可靠检测手段，用于测定人体内的二亚硝酰铁复合物，追踪它的生成过程、体内转运路径，以及对各类生理过程的调控作用。科研人员还希望探明：调整饮食或改变肠道微生物群落，能否调控二亚硝酰铁复合物的水平，以期最终用于疾病预防。

越来越多的研究揭示，肠道共生菌在调控宿主生理过程中发挥着重要作用。肠道细菌能够代谢饮食来源的化合物、药物以及内源性物质，生成具有生物活性的化合物，这些化合物可能对宿主有害或有益。深入理解这些过程将有助于阐明特定补充剂和饮食如何影响人类健康。

2026 年 8 月 19 日，卡罗林斯卡学院的研究人员在国际顶尖学术期刊 Cell 上发表了题为：Gut microbiota generate dinitrosyl iron complexes with cardiometabolic benefits 的研究论文。

该研究发现，肠道细菌可将饮食中的硝酸盐和非血红素铁转化为一种具有保护作用的分子——二亚硝酰铁配合物（DNIC），从而发挥降低心血管疾病和代谢疾病风险的作用。这也提示我们，调控肠道细菌对 DNIC 的生成，可能是一种支持心血管代谢健康的新策略。

这项研究揭示了肠道细菌帮助保护人体重要生理功能的新机制，也有助于解释为何富含蔬菜的饮食与多种疾病风险降低相关（因为许多蔬菜同时富含酸盐和铁）。

硝酸盐天然存在于许多蔬菜中，尤其是甜菜以及菠菜、芝麻菜、生菜等绿叶蔬菜。非血红素铁——即存在于豆类、全谷物和绿色蔬菜等植物性食物中的铁形式——也天然存在于日常饮食中。

在这项研究中，研究团队发现，表达硝酸还原酶（NR）的肠道细菌可将食物中的硝酸盐和非血红素铁转化为二亚硝酰铁配合物（DNIC），这是一类含有 Fe(NO)₂ 核心结构的生物活性分子，由铁（Fe）与两个一氧化氮（NO）分子配位形成，被认为是内源性 NO 的储存和转运形式，可稳定存在并在体内被转运至多个器官。此前的研究显示，人工合成的 DNIC 具有显著的心血管益处（例如血管舒张和降压作用），但并不清楚健康人体内是否能够持续生成 DNIC 并发挥作用。

这项研究涉及小鼠、细胞、细菌和人类样本，利用先进的分析方法，在多种组织中识别出了 DNIC，并证实这些分子在普通小鼠体内存在，而在无菌小鼠体内完全不存在。此外，小鼠和人类粪便以及大肠杆菌均可由硝酸盐和柠檬酸铁生成 DNIC，而缺乏硝酸还原酶的大肠杆菌突变体则无法生成。这些结果表明，肠道细菌对于 DNIC 的生成至关重要。

研究团队表示，这些研究结果揭示了肠道细菌能够将食物中的成分转化为具有生物活性的分子，从而影响人体重要的生理功能。当研究团队通过含硝酸盐和柠檬酸铁的膳食补充剂，或直接给予人工合成的 DNIC 来提高体内 DNIC 水平时，在心血管和代谢疾病的小鼠模型中观察到多项健康指标均得到改善，包括——血压降低、血管功能改善、血糖控制更好以及肝脏脂肪堆积减少。因此，调控肠道细菌对 DNIC 的生成，可能是一种支持心血管代谢健康的新策略。

研究团队进一步证实，在 HepG2 肝细胞和人类肝脏类器官中，DNIC 可减轻脂肪酸诱导的脂肪变性。从机制上来说，DNIC 的生物活性由 Fe(NO)₂ 介导，而非游离一氧化氮（NO），其作用机制包括激活可溶性鸟苷酸环化酶（sGC）、抑制亮氨酸摄取以及调控 mTORC1 信号通路。

该研究的核心发现：表达硝酸还原酶的肠道细菌可利用硝酸盐和非血红素铁生成 DNIC；DNIC 转移到组织中，并通过 Fe(NO)₂ （而非游离一氧化氮）发挥生物活性；DNIC 可缓解小鼠模型的心脏代谢性疾病和肝脏脂肪变性；DNIC 激活可溶性鸟苷酸环化酶（sGC），抑制亮氨酸摄取，并使异常的 mTORC1 信号通路恢复正常。

总的来说，这项研究揭示了一种此前未知的新机制——肠道细菌可将饮食来源的硝酸盐和非血红素铁转化为具有生物活性、可在体内广泛分布的二亚硝酰铁配合物（DNIC），从而改善宿主代谢、促进健康。这些结果也有助于解释为何富含蔬菜的饮食与多种疾病风险降低相关（因为许多蔬菜同时富含酸盐和铁）。

研究团队表示，接下来将开发用于测量人体内 DNIC 的方法，并研究这种分子的形成机制、在体内的运输方式及其对各种生理功能的影响，他们还希望探讨饮食或肠道菌群的变化是否可以用来调控 DNIC 水平，从而帮助预防疾病。

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