红花中醌类查尔酮C-葡萄糖苷和黄酮醇O-葡萄糖苷的胃肠道代谢比较分析及其与肠道微生物群的独特相互作用

时间：2026年1月2日

来源：Journal of Ethnopharmacology

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黄酮类化合物代谢机制及肠道菌群互作研究：比较分析红苟和白苟中C-糖苷（HSYA）与O-糖苷（NF）的胃肠道稳定性、代谢途径及菌群影响，发现C-糖苷系统吸收稳定并促进菌群多样性，O-糖苷经菌群水解生成苷元及SCFA，显著提升菌群均匀度与产酸能力。

蒋华娟|邱月|黄旭龙|鲜斌|王迪|任朝翔|周涛|裴金

中国成都中医药大学药学院西南中药资源国家重点实验室

摘要

民族药理学相关性

红花（Carthamus tinctorius L.）是一种使用已有数千年的中药，具有促进血液循环和缓解疼痛的作用。其主要活性成分是黄酮类化合物，主要以C-糖苷和O-糖苷的形式存在。然而，这些糖苷的生物利用度较低，这对其显著的治疗效果的解释提出了挑战，因此需要研究它们的代谢过程及其与肠道微生物群的相互作用。

研究目的

本研究探讨了红花黄酮类化合物在胃肠道中的稳定性、代谢途径及其在肠道微生物群中的生物转化，以确定其生物活性形式及其生态影响。

材料与方法

在模拟的胃液和肠液中评估了红花黄色黄酮（SYF）和红花白色黄酮（SWF）提取物及其主要成分HSYA和NF的稳定性。通过体外人粪便发酵和体内斑马鱼及大鼠模型对其代谢进行了全面分析。利用16S rDNA测序（Illumina NovaSeq6000）对微生物群变化进行了分析，并通过气相色谱-质谱（GC-MS）定量检测了短链脂肪酸（SCFA）的产生情况。所有模型中的代谢谱分析均采用超高效液相色谱结合Q-Exactive Orbitrap高分辨率质谱（UPLC-Q-Exactive Orbitrap MS）进行。

结果

醌类查尔酮C-糖苷在肠道中的稳定性受pH值影响，其循环形式主要为原型及其葡萄糖醛酸化代谢物。相比之下，黄酮醇O-糖苷被肠道微生物群广泛降解为苷元和葡萄糖醛酸化衍生物。C-糖苷增加了微生物群的多样性和丰富度，而O-糖苷则改善了微生物群的均匀性并提高了SCFA的产生量，尤其是乙酸、异丁酸、丁酸和缬酸的水平。

结论

C-糖苷作为稳定的、可系统吸收的化合物，能够丰富微生物群多样性；而O-糖苷则作为受微生物群调节的前体药物，能够改善微生物群平衡并增强SCFA的生物合成。这些发现阐明了红花传统应用的药代动力学基础。

引言

红花（Carthami Flos，红花）是Carthamus tinctorius L.的干燥管状花，属于菊科植物。它起源于地中海地区，分布于美国、印度、中国、伊朗和土耳其。红花是一种传统药材，以其促进血液循环、疏通经络、消散瘀血和镇痛作用而闻名（Yao等人，2016年）。作为一种常用的中药，红花用于促进血液循环和消除血瘀已有1800多年的历史，广泛应用于治疗妇科、心血管、脑血管和肝脏疾病（Xian等人，2022年）。目前约有330种以红花为主要原料的处方制剂，如丹红注射液（Feng等人，2019年）、红花黄色注射液（Liang等人，2024年）、冠心静胶囊（Zhang等人，2025年）等众多中药专利药和简易制剂。

目前，从红花中已分离出200多种化合物，包括黄酮类、生物碱、多炔类、木脂素、有机酸、烷基二醇和甾体（Wang等人，2021年）。其中，黄酮类是研究最为深入的成分。其中，醌类查尔酮C-糖苷的代表化合物是羟基红花黄A（HSYA），这是一种具有氧化查尔酮A环的独特且丰富的化合物。另一大类是黄酮醇，以山柰酚及其O-糖苷为代表（Xian等人，2022年）。大量研究表明，红花中的黄酮类是激活血液循环和消除血瘀的主要活性成分（Zhou等人，2023年）。红花提取物主要由醌类查尔酮HSYA和黄酮醇山柰酚-3-O-鼠李糖苷（Nicotiflorin，NF）组成。然而，药代动力学研究揭示了一个矛盾：这些黄酮类化合物的血浆浓度较低，生物利用度低于2%，且肠道吸收较差。这些发现与其广泛的体内疗效难以调和（Yerigui等人，2015年；Zhao等人，2020年）。红花黄酮类化合物在体内是如何发挥作用的？需要进一步阐明其有效的体内形式和作用机制。

草药主要通过口服方式给药，既可以单独使用，也可以制成制剂。这种给药方式影响了草药成分在体内发挥治疗效果的多种方式（Wang等人，2022年；Zhao等人，2021年）。胃肠道和肝脏是口服药物代谢的主要场所。影响这一代谢过程的关键因素包括胃酸、肠道微生物群和多种酶系统。参与这些反应的酶已被广泛研究和记录（Pant等人，2022年）。然而，关于草药成分在胃肠道中的代谢研究仍然相对有限。研究草药成分在胃肠道中的代谢有助于阐明其代谢途径和作用机制，从而为识别其活性成分奠定基础。

肠道微生物群可以被视为“仅次于肝脏的第二个代谢器官”，人体内的肠道微生物群可以与药物相互作用。一方面，肠道微生物群可以生物转化药物的化学结构，产生与母体药物药理活性不同的新代谢物；另一方面，药物成分及其代谢物又可以调节肠道微生物群的组成和生理活性（Gong等人，2020年；Li等人，2021年）。虽然肝脏代谢是一个依赖氧的过程，但肠道微生物群主要在厌氧环境中代谢药物。这种由细菌驱动的生物转化具有独特的反应特征，与肝脏的代谢过程不同。肠道微生物群在草药成分的代谢中表现出独特性：肝脏既进行分解也进行合成，使大多数化合物的分子量增加和极性增强，主要表现为解毒作用；而肠道微生物群主要促进分解反应，导致化合物的相对分子量降低和极性减弱，通常伴随着药效的增强或毒性的增强（Feng等人，2019年；Lin等人，2020年）。

肠道微生物群在黄酮类糖苷的代谢中起着关键作用，尤其是O-糖苷的代谢过程。这些化合物通常被微生物β-葡萄糖苷酶水解，释放出更亲脂的苷元，从而促进其吸收（Braune和Blaut，2016年；Grafakou等人，2025年）。相比之下，C-糖苷（如HSYA）的代谢途径较为复杂且了解较少。C-糖苷中的C-C键对酸水解和哺乳动物酶具有抗性，使其在胃肠道中更稳定。一些研究表明，某些C-糖苷可能在小肠中以完整形式被吸收（Xiao等人，2016年；Xie等人，2022年）。然而，当它们到达结肠后，主要通过肠道微生物群的脱糖基化、环裂解和后续生物转化反应被代谢，产生可被吸收的较小酚酸和其他代谢物（Kim等人，2015年；Walle，2004年）。这种肠道介导的代谢对于释放许多黄酮类糖苷的生物活性至关重要。

由于大多数红花黄酮类成分具有强极性，并以O-糖苷或C-糖苷的形式存在，它们在肠道吸收过程中面临挑战，导致生物利用度较低。然而，在这一过程中，它们可能在胃肠道中发生代谢，生成更易吸收的疏水性代谢物。尽管如此，关于红花及其两种代表性黄酮类成分在胃肠道中的代谢行为的研究仍然不足。因此，阐明红花黄酮类中C-糖苷和O-糖苷的代谢模式有助于进一步分析其体内效应和作用机制。我们从红花黄色和红花白色品种中提取了总黄酮类化合物，在体外模拟了其胃肠道代谢，并通过斑马鱼和大鼠模型验证了其体内代谢情况。斑马鱼模型在此研究中特别适用，因为它提供了一个与哺乳动物具有高度遗传和生理同源性的脊椎动物系统，包括保守的消化系统和肠道微生物群。其幼体阶段的光学透明性允许实时、无创地观察代谢过程，同时适合高通量筛选，便于高效研究复杂的代谢谱型和宿主-微生物组相互作用（Hung等人，2012年）。

黄酮类的组成是影响红花颜色的关键因素。因此，本研究选择了两种代表性的红花材料——红色红花及其突变体白色红花作为研究对象，如图1所示。本研究重点关注红花中的两种黄酮类化合物的总提取物，即红花黄色黄酮（SYF）和红花白色黄酮（SWF），比较分析了它们的代谢特性、对供体肠道微生物群的影响以及代谢产物短链脂肪酸（SCFAs）的作用机制，以阐明SYF/SWF的物质基础和潜在的体内作用机制。

材料与设备

红花黄色（中国成都，编号2023015）和红花白色（中国成都，编号2023007）购自四川大帝灵草有限公司。HSYA（中国成都，编号CHB231113）和NF（中国成都，编号CHB201218）购自成都Chroma-Biotechnology有限公司。使用Thermo Dionex ULtiMate 3000超高效液相色谱仪和Q Exactive Plus Orbitrap高分辨率液相色谱-质谱仪（Thermo Scientific Q Exactive，美国）进行实验。NovaSeq6000测序仪用于基因组测序。

SYF和SWF成分的比较

根据现有成分标准和文献资料，鉴定了红花中的黄酮类成分（Xian等人，2022年；Zhou等人，2014年）。使用UPLC-Q-Exactive分析了SWF和SYF的化学成分。在SYF中鉴定出四种查尔酮C-糖苷，分别是HSYA、羟基红花黄B、无水红花黄B（ASYB）和safflomin C。同时，SWF含有十二种以山柰酚为母核的黄酮醇成分，均为山柰酚衍生物。

讨论

黄酮类是一类广泛存在于药用植物中的次级代谢产物，通常以糖苷形式存在，主要包括黄酮O-糖苷和黄酮C-糖苷（Xie等人，2022年）。黄酮类化合物通常在A环的C-7位和C-5位、B环的C-3位、C-4位和C-5位以及C环的C-3位含有羟基。O-糖基化通常发生在这些化合物的C-3位、C-7位和C-4位。

结论

本研究系统比较了红花中黄酮C-糖苷（以HSYA为代表）和黄酮O-糖苷（以NF为代表）在胃肠道和肠道微生物群中的不同代谢命运。主要发现表明，黄酮C-糖苷（以HSYA为代表）在胃和肠道的酸性环境中不稳定，但在肠道微生物群中相对稳定；而黄酮O-糖苷则主要发生强烈水解和环裂解。

作者贡献声明

周涛：可视化、项目监督、数据分析。任朝翔：写作、审稿与编辑、项目监督。王迪：软件使用、资源准备、方法学设计。邱月：可视化、数据验证、软件操作、数据管理。蒋华娟：写作、审稿与编辑、初稿撰写、软件使用、资源准备、方法学设计、实验设计、数据分析、概念构建。鲜斌：项目监督、方法学设计、实验设计、数据分析。