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PART 01
Introduction
绿原酸是一种天然的植物源性多酚类化合物，广泛的存在于饮料（咖啡和茶），水果（蓝莓、苹果和桑葚）以及药用植物中（金银花、杜仲、菊苣）。近年来，绿原酸因具有抗炎，抗氧化，抗肥胖，抗糖尿病，器官以及神经保护等多药理活性而受到广泛关注。值得注意的是，绿原酸的高生物活性却对应着低生物利用度，这种现实矛盾便引出一个关键的科学问题，即低生物利用度的绿原酸怎样发挥出的高生物活性。越来越多的证据显示，肠道微生物是绿原酸发挥多药理活性的关键靶点。本综述详细阐述了绿原酸的肠、肝、肾、心脏和神经保护作用以及抗糖尿病、抗肥胖等活性得益于与肠道微生物的相互作用。这种相互作用可能与绿原酸改变了肠道微生物的结构组成，调节了微生物群与肠道免疫系统之间的平衡以及增加了肠道微生物的代谢产物（如短链脂肪酸）密切相关。本综述为绿原酸预防和治疗疾病提供了新靶点。同时，进一步加速了绿原酸在食品与医药行业中的应用。
PART 02
CA的生物合成途径
绿原酸又称咖啡酰奎尼酸、咖啡单宁酸，是咖啡酸与奎尼酸发生缩合反应得到的酚酸，其化学结构如图1所示。其化学名称为5-O-咖啡酰奎尼酸（5-CQA），分子式为C16H18O9。绿原酸有一个-O-基团在3号位，一个-COOH基团在1号位，3个-OH基团在1，4和5号位。因此，它也被称为（1S,3R,4R,5R）-3-[（E）-3-(3,4-dihydroxyphenyl)prop-2-enoyl]oxy-1,4,5-trihydroxycyclohexane-1-绿原酸rboxylic acid（IUPAC name）。值得注意的是，根据奎尼酸发生酯化反应部位的不同，绿原酸还存在着大量的同分异构体结构，例如4-O-caffeoylquinic acid（4-CQA，隐绿原酸），3-O-caffeoylquinic acid（3-CQA，新绿原酸），3,4-dicafeoylquinic acid（异绿原酸B），3,5-dicafeoylquinic acid（异绿原酸A），4,5-dicafeoylquinic acid（异绿原酸C）等（图1）。
图1 咖啡酸、奎尼酸、绿原酸、异绿原酸、隐绿原酸、新绿原酸和4-O-咖啡酰奎尼酸甲酯的化学结构
绿原酸是植物在有氧呼吸过程中通过莽草酸途径产生的苯丙素类化合物。目前，从苯丙氨酸生产绿原酸有三种可能的生物合成途径，如图2所示。苯丙氨酸由一系列酶（苯丙氨酸解氨酶、肉桂酸4-羟化酶（C4H）和4-香豆酸-CoA连接酶（4CL））催化产生对香豆酰辅酶A。随后，通过羟基肉桂酰辅酶A莽草酸/奎尼酸羟基肉桂酰转移酶（HCT）使对香豆酰辅酶A与奎尼酸和莽草酸缩合以分别产生对香豆酰奎尼酸和对香豆酰莽草酸。前者在植物香豆酸-3-羟化酶（C3H）的催化下，经羟基化直接生成绿原酸。后者在一系列酶（C3H、HCT和4CL等）的催化下产生咖啡酰辅酶A，最后与奎尼酸缩合形成绿原酸。此外，肉桂酸还可以在UDP葡萄糖：肉桂酸葡萄糖基转移酶和羟基肉桂酰-D-葡萄糖：奎尼酸羟基肉桂酰转移酶等一系列酶的作用下生成绿原酸。笔者希望通过对路径的合理预测，为后续研究提供一些研究依据。
PART 03
药物动力学
绿源酸是一种重要的膳食多酚，但其化学结构并非最佳。这种构型决定了绿原酸的水溶性和稳定性差，导致绿原酸的肠吸收和/或生物利用度差。事实上，早在2001年，一项临床研究就报告称，当健康受试者在不同日期随机摄入2.8 mmol绿原酸时，只有约三分之一（（33±17）%）的绿原酸在小肠中吸收，而大多数绿原酸进入盲肠和结肠。有趣的是，在将绿原酸输注到禁食大鼠结扎的胃中的实验中，发现在输注30 min后在胃静脉和主动脉中检测到绿原酸，这意味着绿原酸除了被小肠吸收外，还可以被胃快速吸收。在血液中吸收的绿原酸可广泛分布于不同器官。其中，肝脏中的含量最高，其次是肾脏、肺、心脏、脾脏和大脑。绿原酸在整个胃肠道中表现出不同的代谢，主要取决于肠道微生物群的组成和活性，但主要代谢产物是咖啡酸、奎尼酸、阿魏酸和异阿魏酸。摄入的绿原酸仅在大鼠的胃和小肠中发生轻微水解（1%）。特别的，小肠中的酯酶可破坏绿原酸的酯键，释放奎尼酸和咖啡酸。随后，咖啡酸被肠道吸收，未被吸收的部分发生甲基化反应，生成阿魏酸和异阿魏酸。此外，在盲肠或结肠中，约15%～32%的绿原酸水解为咖啡酸和奎尼酸。与小肠相似，部分未被吸收的咖啡酸生成阿魏酸和异阿魏酸。同时，在结肠微生物的作用下，奎尼酸代谢产生马尿酸和香豆素。值得注意的是，结肠在咖啡酸和阿魏酸转化为二氢阿魏酸的过程中也起着重要作用（图3）。最后，大部分摄入的绿原酸在6～24或24～48 h内从尿液中排泄。
绿原酸可以通过调节肠道菌群发挥肠道、肝脏、肾脏、神经、心脏保护作用以及抗肥胖、糖尿病等。
PART 04
Conclusion
本文全面总结了绿原酸的肠道保护、肝保护、肾保护，心脏保护和神经保护作用以及抗糖尿病、抗肥胖等活性。重要的是，绿原酸实现的健康保护作用受益于其和肠道微生物的相互作用。其一，绿原酸改变了肠道微生物的结构组成；其二，绿原酸调节了微生物群与肠道免疫系统之间的平衡；其三，绿原酸增加了肠道微生物的代谢产物，如短链脂肪酸。旨在为绿原酸进一步的开发利用奠定科学基础。
01
第一作者
付珂，男。成都中医药大学博士研究生，主要研究方向为中药不良反应与合理用药研究。参与国家自然科学基金、四川科技厅项目等多项。在国内外期刊公开发表学术论文40余篇，其中SCI收录37篇，第一作者论文11篇。
02
通信作者
李芸霞，中药学博士后，理学博士，教授，博士生导师。中华中医药学会中药基础理论副主任委员；四川省青年科技创新团队负责人；第八届全国高等中医药院校优秀青年；四川省中医药管理局学术和技术带头人；四川省学术和技术带头人后备人选；世界中医药学会联合会道地药材多维评价专业委员会常务理事。主持国家自然科学基金3项，中国博士后基金、四川省杰出青年基金等部省级以上课题12项，主研国家自然科学基金重点项目、国家重点基础研究发展计划（973计划）等部省级以上课题10余项。主编《连翘的系统研究与利用》专著，参编《系统中药学》等多部专著；发表学术论文140余篇，其中SCI论文91篇（第一作者或通讯作者83篇，五分以上文章47篇），核心期刊论文40余篇，申请专利5项，获授权3项（1项已转化），获四川省科技进步三等奖1项。受邀主编Evidence-Based Complementary and Alternative Medicine 杂志特刊，并在The First New Zealand-China Non Communi绿原酸ble Disease Research Cooperation Forum做专题报告。累计指导培养博士研究生15人、硕士研究生27人。7名研究生获国家奖学金、5名研究生获四川省优秀毕业研究生等。
Natural product chlorogenic acid achieves pharmacological activity and health protection via regulating gut microbiota: a review
Ke Fua,1, Shu Daia,1, Yafang Zhanga,1, Jia Gongb, Cheng Wanga, Chenhao Yaoa, Shenglin Zhanga, Cheng Penga, Yunxia Lia,*
a State Key Laboratory of Southwestern Chinese Medicine Resources, Key Laboratory of Standardization for Chinese Herbal Medicine, Ministry of Education, School of Pharmacy, Chengdu University of Traditional Chinese Medicine, Chengdu 611137, China
b College of Enology, Northwest A&F University, Yangling 712100, China
1 Both authors contributed equally.
*Corresponding author.
Abstract
Chlorogenic acid (CA) is a natural plant-derived polyphenol compound that is widely present in beverages (coffee and tea), fruits (blueberry, apple, and mulberry), and medicinal plants (Lonicera japonica, Eucommia ulmoides, and Cichorium intybus). In recent years, CA has attracted extensive attention due to its various health benefits, such as anti-inflammatory, immunomodulatory, anti-obesity, anti-diabetes mellitus, and neuroprotection activities. Interestingly, the low bioavailability of CA corresponds to high bioactivity, which raises a key scientific question of how low bioavailability CA can achieve high biological activity. In this review, we highlight the gut microbiota as a key target for connecting the two by summarizing a large amount of evidence. Specifically, the composition and abundance of gut microbiota, its metabolites, intestinal immunity, barrier function and so on were all changed under different pathological conditions such as inflammatory bowel disease, liver disease, kidney disease, cardiovascular disease, diabetes mellitus, obesity, etc. Conversely, these changes could be reversed by CA. In a word, CA could achieve pharmacological activity as well as health-protective effects by modulating intestinal immune and barrier function, gut microbiota composition, gut microbiota metabolites, and signaling pathways. This review provides new targets for the prevention and treatment of diseases by CA. Meanwhile, regulating the composition of the gut microbiota through natural products may be a potential strategy to achieve health protection.
Reference:
FU K, DAI S, ZHANG Y F, et al. Natural product chlorogenic acid achieves pharmacological activity and health protection via regulating gut microbiota: a review[J]. Food Science and Human Wellness, 2025, 14(7): 9250153. DOI:10.26599/FSHW.2024.9250153.
本文编译内容由作者提供
编辑：梁安琪；责任编辑：孙勇
封面图片：摄图网
为系统提升我国食品营养与安全的科技创新策源能力，加速科技成果向现实生产力转化，推动食品产业向绿色化、智能化、高端化转型升级，由北京食品科学研究院、中国食品杂志社《食品科学》杂志（EI收录）、中国食品杂志社《Food Science and Human Wellness》杂志（SCI收录）、中国食品杂志社《Journal of Future Foods》杂志（ESCI收录）主办，合肥工业大学、安徽省食品行业协会、安徽大学、合肥大学、合肥师范学院、北京工商大学、中国科技大学附属第一医院临床营养科、安徽粮食工程职业学院、皖西学院、滁州学院、蚌埠学院共同主办的“ 第六届食品科学与人类健康国际研讨会 ”，将于 2026年8月15-16日（8月14日全天报到） 在 中国 安徽 合肥 召开。
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