本文系Food Science and Human Wellness原创编译，欢迎分享，转载请授权。Introduction多甲氧基黄酮（PMFs）是一类特殊的类黄酮。然而，与普通类黄酮相比，PMFs受到的关注有限。PMFs与其他类黄酮的区别在于前者具有一个以上的甲氧基(—CH3O)，这被认为是影响PMFs生物活性的重要因素。在自然界中，PMFs分布并不广泛，但仅限于某些植物物种。通常，柑橘类植物是PMFs最丰富的膳食来源，最近的研究表明，其他一些植物，如山药和葡萄柚，也含有丰富的PMFs。此外，许多先进的提取、分离、纯化和鉴定技术已成熟应用于PMFs中，显著促进了其下游研究，如利用特异性的纯PMF化合物研究其与肠道菌群的相互作用和生物活性。越来越多的证据表明，PMFs具有多种生物活性，如抗氧化、抗炎、抗癌、调节代谢综合征和免疫系统、神经保护和皮肤保护作用。因此强调多PMFs的重要性，并充分地理解它们的生物活性及相关分子机制，对人类健康也很重要很有意义。甘人友博士（第一作者和通信作者）、中国农业科学院都市农业研究所科研助理刘毅（共同第一作者）及成都大学农业农村部杂粮加工重点实验室特聘研究员吴定涛（共同通信作者）等在本文就PMFs的主要天然来源、精细化提取、分离、纯化和鉴定技术以及肠道菌群对PMFs的代谢作用进行了综述和探讨。然后，重点介绍了PMFs的主要生物活性，并对相关分子机制进行了深入探讨。本综述可以促进PMFs及其天然来源在某些人类慢性疾病预防和治疗中的应用。Results and discussionPMFs的主要天然来源PMFs在植物界分布并不广泛，只局限于少数植物中，主要包括芸香科柑橘属植物(Citrus species, Rutaceae), 姜科小花山奈(K. parviflora, Zingiberaceae), 菊科植物黄花蒿(Artemisia annua L., Compositae), 菊科五月艾(Artemisia indica, Compositae), 马鞭草科马缨丹属(Lantana ukambensis, Verbenaceae), 马鞭草科蔓荆子(F. viticis, Verbenaceae), 蔷薇科丝白花（Leucosidea sericea, Rosaceae）, 以及茄科皱叶烟草（Nicotiana plumbaginifolia, Solanaceae）。柑橘类是多种PMFs最丰富的膳食来源，主要存在于柑橘的果皮和叶片中，川陈皮素和桔皮素是其代表性PMFs。除了柑橘，其他一些植物也含有PMFs，如黑姜、艾草、青蒿、淡香水薄荷、蜡菊、龙葵、麝香和蓝茄科等。总体而言，芸香科柑橘属植物是各种PMFs最丰富的膳食来源，而菊科、唇形科、蔷薇科、茄科、马鞭草科和姜科中的一些植物也可以是某些PMFs的潜在来源。今后应进一步关注菊科、芸香科和马鞭草科的其他植物，以发现更多的PMFs来源。代表性PMFs的化学结构如图1所示。图1 代表性PMFs的化学结构PMFs的提取、分离纯化与鉴定一般来说，非极性或低极性有机溶剂可以更适合于PMFs的提取，乙醇和甲醇溶液是最常见的溶剂。浸渍萃取、回流萃取、超声辅助萃取和超临界CO2萃取是提取PMFs的常用方法。未来，更多绿色先进的提取技术应用于其他植物化学提取，如茶儿茶素和大麻生物活性化合物，可能进一步用于提取植物PMFs。PMFs的生物合成近年来对柑橘类黄酮的生物合成进行了较为深入的研究，但对柑橘类及其他品种中PMFs的生物合成还没有进行综述。以柑橘类PMFs为例，它们的生物合成也来自于前体分子苯丙氨酸，就像柑橘中的其他黄酮通过不同的酶促反应进行生物合成一样。随后，O-甲基转移酶(OMTs)在黄酮羟基甲基化(-OH)过程中起着至关重要的作用，但甲基化过程的遗传基础在柑橘中尚不完全清楚。OMTs在除某些柑橘类植物外的其他植物中很少被发现，了解甲基化过程及其分子基础对于更好地表征它们中PMFs的生物合成至关重要。此外，发现具有高酶活性和底物特异性的OMTs可以利用先进的代谢工程技术促进特异性PMFs的大规模生物合成，并具有优异的生物活性。肠道菌对PMFs的代谢大多数PMFs是疏水性的，导致口服时生物利用度较差。肠道菌群在多种植物成分的代谢中起着重要作用。最新研究表明，肠道菌群也参与某些PMFs的代谢。一方面，具有去甲基化活性的严格厌氧菌Blautia sp MRG-PMF1，可将不同的PMFs代谢为相应的去甲基化黄酮。另一方面，PMFs还可以通过增加产生丁酸盐的益生菌和减少有害菌，调节肠道菌群的组成，来整体改善肠道微生物失调。然而，目前大多数研究还集中在PMFs富集提取物与肠道菌群的相互作用，但仍缺乏足够的证据来充分解释各种PMFs与肠道菌群的相互作用，肠道菌群、PMFs及其生物活性之间的关系仍不十分清楚。未来，作者应该探索通更多特异性PMFs化合物对肠道菌群调节的影响，发现和分离更多能够代谢PMFs的肠道菌群，深入阐明它们的相互作用及其对肠道和整体健康的相关影响。此外，肠道菌群是否会影响PMFs的生物利用度，经肠道菌群转化的PMFs的代谢物是否比PMFs本身具有更强的生物活性，还有待进一步验证。PMFs的生物活性抗氧化活性与其他常见的柑橘类黄酮相比，PMFs可能具有不同的抗氧化机制。一般来说，PMFs主要通过减少细胞内ROS和脂质过氧化，阻断Nrf2的泛素化和降解稳定Nrf2等方式发挥抗氧化作用。体外研究证实PMFs主要通过抑制细胞活性氧（ROS）和抑制Nrf2起到抗氧化作用。例如，陈皮素和新橙皮素都是通过抑制胞质接头蛋白 (KEAP1)来增加Nrf2的表达，而只有陈皮素可以抑制泛素连接酶Cullin 3来降低Nrf2的泛素化。有限的体内研究证实了PMFs的抗氧化作用。据报道，来自柑橘皮的PMFs可通过减少细胞内ROS和脂质过氧化来减轻酿酒酵母的氧化损伤。然而， PMFs似乎是一种新型的Nrf2激动剂，其体内抗氧化机制仍需进一步研究。抗炎活性PMFs主要通过阻断炎症相关因子（如NO、ROS、MMP、PGE）和促炎细胞因子（如IL-1、IL-6、IL-21和TNF-α）的产生，并靶向炎症相关通路中的不同信号分子，如MAPK、NF-κB、JAK-STAT和AKT信号，发挥抗炎作用。未来还需要更多的动物体内研究来进一步验证PMFs的抗炎作用及其相关机制。抗癌活性PMFs在体外和体内中也被广泛证实具有抗癌作用，如图2所示，并在下面进行了讨论，强调了相关的分子机制。一般来说，PMFs可通过抑制癌细胞生长、诱导癌细胞凋亡、调节癌细胞分化、抑制癌细胞迁移、侵袭和转移、阻断肿瘤血管生成以及加强其他制剂的抗癌作用等多种作用发挥其抗癌作用。一些与癌症相关的信号通路，如PI3K-Akt, JAK-STAT, MAPK, NF-κB和AMPK-FoxO3a信号通路，已被证实受到PMFs的调控，并在PMFs的抗癌作用中发挥关键作用。图2 PMFs的抗癌机制代谢综合征的调节代谢综合征是一种以一系列危险因素为特征的致病性疾病，包括肥胖、血脂异常、胰岛素抵抗、高血压和低度炎症，并可发展为更严重的代谢并发症，如2型糖尿病和非酒精性脂肪肝。最近的研究表明，PMFs和富含PMFs的天然产物也可以调节代谢综合征的危险因素和并发症(图3)。一般来说，PMFs可通过降低血压和血糖、改善血脂异常、抑制氧化应激和炎症以及调节肠道稳态，在管理代谢综合征方面表现出出色的效果。一些关键分子，如eNOS, SREBP-1c, FAS, MMPs和关键信号通路，如AMPK/ACC和Src/STAT3信号，可以成为PMFs对抗代谢综合征的潜在分子靶点。图3 PMFs的代谢综合征调节机制神经保护最近的研究表明，PMFs表现出不同的神经保护作用(图4)。它们可以在体外和体内保护神经退行性疾病。因此，PMFs可能是预防和治疗神经退行性疾病，如阿尔茨海默病、帕金森病和抑郁症的有前途的药物，一些分子和信号，如BACE1、ChAT、nAChR、BDNF和ERK信号，应该是它们的主要分子靶点。图4 PMFs的神经保护机制皮肤保护一些研究支持PMFs可以保护皮肤免受紫外线(UV) B照射(图5)。暴露在UVB中可以触发皮肤中MMP的表达，降解胶原蛋白，导致深皱纹的发生。PMFs可以保护皮肤免受紫外线照射，美白皮肤，并治疗某些皮肤疾病，这些作用应归因于抗氧化，抗炎，抗酪氨酸酶和调节不同细胞反应。未来，作者还需要对PMFs的护肤机制进行更深入的研究，以促进其在药妆中的应用。图5 PMFs的皮肤保护机制Conclusions and perspectives综上所述，本文综述了PMFs的天然来源、精细化提取技术、生物合成、肠道菌代谢、主要生物活性及相关分子机制等方面的研究进展。由于类黄酮和OMT基因广泛存在于植物王国中，推测PMFs应该存在于除报道的物种之外的更多植物中，因此，有可能发现新的PMFs及其天然来源来丰富PMFs库。此外，越来越多的证据支持肠道菌群在PMFs的代谢和生物活性中发挥关键作用，而关于PMFs与肠道菌群相互作用的研究仍然有限，肠道菌群如何连接PMFs及其生物活性尚不清楚。此外，经肠道菌群转化的PMFs的代谢物是否比PMFs本身具有更强的生物活性，还需要更多的研究来验证。胶囊化可能是提高其在体内生物可及性和生物利用度的有效方法，也值得进一步探索。最后，尽管PMFs在体外和体内表现出很有希望的生物活性，特别是在癌症和代谢综合征方面，但它们对人类健康的益处研究较少。这一综述仍有一定的局限性。例如，由于缺乏基于人体的研究，本文综述的大多数生物活性都是基于体外和动物研究，因此，建议未来通过精心设计的临床试验来验证PMFs对人体的健康益处，从而促进行业中PMFs的大规模精制提取。对健康有特殊益处的PMFs可被开发成预防和管理某些慢性疾病的营养品和药品。作者简介共同第一作者刘毅，硕士研究生，中国农业科学院都市农业研究所科研助理。主要从事特色功能植物及其副产物健康功能因子挖掘、精细化提取制备、健康机理揭示等研究工作。主持四川省科学技术厅项目和成都市地方财政专项共2项，并主要参与中国农科院基本科研业务费项目所级统筹项目、四川省科学技术厅、国家成都农业科技中心重点研发支撑项目等课题多项。近五年，以第一/共一作者累计发表学术论文11篇，累计影响因子＞50，其中以第一作者在Trends in Analytical Chemistry（IF=14.908）、Food Chemistry（IF=9.205）等国际Top期刊上发表影响因子大于8的SCI论文2 篇。申请发明专利5 项，其中授权发明专利1 项。第一作者兼通信作者甘人友，博士，中国农业科学院都市农业研究所植物与人体健康机理创新团队首席科学家、博士生导师、副研究员；香港大学博士，曾担任上海交通大学农业与生物学院助理教授。主要从事植物功能因子调节人体健康机理、功能植物精细化提取、以及植物基功能产品开发相关研究工作。主持国家重点研发计划子课题等各级项目10余项。一共发表学术论著180余篇，其中SCI论文160余篇，第一/通讯作者SCI论文90余篇，ESI高倍引论文17篇，IF>10的SCI论文20余篇；论文累计被引用8000余次，H指数45（谷歌学术）；申请国内外专利20余项，授权5项。担任Frontiers in Microbiology、Frontiers in Pharmacology、Frontiers in Nutrition、Antioxidants、Nutrients、Antibiotics、Life、Foods、Discover Food等国际英文期刊编委会成员/特刊编辑，入选2021年科睿唯安农业科学领域全球“高被引科学家”、“全球顶尖前10万名科学家排行榜”、“四川省千人计划特聘专家”、“成都市蓉漂计划特聘专家”、“天府英才计划特优人才”、中国农科院都市农业研究所“青年英才计划”、上海市“浦江人才计划”，获2021年“MDPI最具影响力作者”奖，2019—2020连续两年获Foods杂志“Best Paper Awards”，2017—2019连续三年获科睿唯安Publon“Peer Reviewer Award”，获上海交通大学“金龙鱼青年教师奖”和中国农业科学院“科普工作者”称号。共同通信作者吴定涛，博士，硕士生导师，成都大学农业农村部杂粮加工重点实验室特聘研究员，四川省学术与技术带头人后备人选，国家食药同源产业科技创新联盟理事，曾担任四川农业大学食品学院副教授。现主要从事特色杂粮、特色果蔬、食药用植物等的功能活性因子研究及其质量评价关键技术研究，致力于开发肠道菌群靶向性功能食品和保健食品。研究工作获国家自然科学基金、四川省科技厅重点和面上项目、四川省中药管理局项目、中药质量研究国家重点实验开放课题等项目资助。近年来，已发表SCI论文130余篇，其中以第一作者和通讯作者在Trends in Food Science & Technology、Critical Reviews in Food Science and Nutrition、Food Hydrocolloids、Food Research International、Carbohydrate Polymers等期刊发表SCI论文60余篇，曾入选ESI热点论文3篇、ESI高倍引论文4篇，论文累计被引用2000余次，H指数26（谷歌学术）。相关研究成果获四川省科技进步二等奖1项、四川省食品工业科学技术奖一等奖1项。担任Frontiers in Nutrition、Foods、Life等国际英文期刊特刊编辑。Natural sources, refined extraction, biosynthesis, metabolism, and bioactivities of dietary polymethoxyflavones (PMFs)Renyou Gana,b,1,*, Yi Liua,1, Hang Lia, Yu Xiaa, Huan Guoa, Fang Gengb, Qiguo Zhuangc, Huabin Lid, Dingtao Wub,*a Research Center for Plants and Human Health, Institute of Urban Agriculture, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Chengdu National Agricultural Science and Technology Center, Chengdu 610213, Chinab Key Laboratory of Coarse Cereal Processing, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Sichuan Engineering and Technology Research Centre of Coarse Cereal Industralization, School of Food and Biological Engineering, Chengdu University, Chengdu 610106, Chinac China-New Zealand Belt and Road Joint Laboratory on Kiwifruit, Sichuan Provincial Academy of Natural Resource Sciences, Tianfu New Area, Chengdu 610213, Chinad Guangdong Provincial Key Laboratory of Food, Nutrition and Health, School of Public Health, Sun Yat-sen University, Guangzhou 510080, China*Corresponding authors.AbstractPolymethoxyflavones (PMFs) are a type of uncommon dietary flavonoids, characterized by more than one methoxy group, which exist in limited plant species, like Citrus species and Kaempferia parviflora. In addition, different PMFs, such as nobiletin, sinensetin, tangeretin, and casticin, have been isolated from these natural sources. PMFs have received increasing attention due to their multiple bioactivities, such as antioxidant, anti-inflammatory, anti-cancer, metabolic regulatory, immunoregulatory, neuroprotective, and skin protective effects. These bioactivities of PMFs should be associated with the regulation of critical molecular targets and the interaction with gut microbiota. In order to provide a comprehensive and updated review of PMFs, their natural sources, refined extraction, biosynthesis, metabolism, and bioactivities are summarised and discussed, with the emphasis on the molecular mechanisms of PMFs on regulating different chronic diseases. Overall, PMFs may be promising flavonoids to the forefront of nutraceuticals for the prevention and/or treatment of certain human chronic diseases.Reference:GAN R Y, LIU Y, LI H, et al. Natural sources, refined extraction, biosynthesis, metabolism, and bioactivities of dietary polymethoxyflavones (PMFs)[ J]. Food Science and Human Wellness, 2024, 13(1): 27-49. DOI:10.26599/FSHW.2022.9250003.文章编译内容由作者提供编辑：王佳红；责任编辑：张睿梅封面图片来源：图虫创意