肠道微生物群和果胶多糖的代谢物改善肥胖

   导读：肥胖是一种流行病，在世界范围内持续存在。肠道菌群肠道菌群影响代谢功能，在肥胖的发生和发展中起着重要作用。果胶是肠道微生物群的一种天然的潜在的底物，薜荔中提取到的果胶多糖（FPLP），能够改善C57BL/KsJ db/db小鼠紊乱的糖脂代谢。因此浙江中医药大学吴建军等人推测FPLP可以通过重塑肠道菌群来改善糖脂代谢紊乱。文章发表在Carbohydrate Polymers（IF=7.182）杂志上。

技术路线图：

文章概括图：

研究内容：

1. FPLP可以降低HFD饲养小鼠的体重增加和脂肪积累，改变生化参数

   HFD饲养小鼠体重显著增加(图1b)。在FPLP干预3周后，小鼠开始出现体重下降；干预10周后，HFD组与HFD + FPLP组体重差异显著；17周后，两组体重差异更显著。HFD饲养导致附睾、皮下和肾周白色脂肪明显加重并且小鼠脂肪细胞变大。FPLP干预后，附睾及皮下白色脂肪组织体重明显下降(图1e)，脂肪细胞整体大小显著缩小(图1f)。文章研究了平均食物摄入量和能量摄入量来确认FPLP是否通过调节饲料或能量的摄入产生影响 (图1c、d)。结果表明，FPLP可以有效地减少饲料喂养小鼠的体重增加和脂肪积累，而不抑制食欲和能量摄入。评估FBG水平和OGTT下面积说明FPLP降低了HFD喂养小鼠的口服糖耐量。

   检测血清TG、HDL-C、TC、LDL-C，瘦素、血清脂联素，结果表明FPLP可以减轻HFD喂养的高脂血症小鼠的高脂血症水平，主要表现为血清TC和LDL-C水平的降低。FPLP逆转血清促炎细胞因子水平的升高(TNF -α、IL-6 和MCP-1)。这些结果表明，FPLP可以在一定程度上缓解饲料喂养小鼠的慢性低级别炎症(表1)

Figure 1

Table 1

2.FPLP可改善HFD喂养小鼠的肠道微生物异常

   正常、HFD和HFD + FPLP组的肠道菌群组成有明显的聚类(图2b)，说明FPLP诱导了肠道菌群组成的显著变化。在门水平上(图2c)，拟杆菌门(Bacteroidetes，图2e)为主要细菌门，其次是厚壁菌门(Firmicutes) (图2d)、疣微菌门（Verrucomicrobia）(图2g)和变形菌门（Proteobacteria）。在HFD组中，厚壁菌门为主要细菌门，其次是拟杆菌门、脱铁杆菌门(图2h)、变形杆菌门和疣微菌门。这些发现表明，高脂饮食显著改善了厚壁菌门和脱铁杆菌门的丰度，减少了拟杆菌门和疣微菌门的丰度。FPLP干预HFD小鼠17周，可显著抑制厚壁菌门的增加。厚壁菌门/拟杆菌门丰度比的增加与肥胖表型呈正相关。FPLP处理显著降低了厚壁菌门/拟杆菌门的丰度比(图2f)。这些结果表明，HFD饲养导致的肠道菌群的改变被FPLP逆转。

Figure 2

    在属水平上(图3)，三组样品中共发现94种细菌属。HFD显著影响了53个菌属，其中16个菌属的丰度降低(图4a)。FPLP干预显著影响51个细菌属(图4b)，其中17个属的丰度增加。HFD + FPLP组中Akkermansia、Bacteroides和Alistipes的丰度较高，而Blautia、Ruminiclostridium、Lactobacillus、Mucispirillum、Allobaculum、Romboutsia、norank_f_Erysipelotrichaceae和Ruminiclostridium_9的丰度较低，与HFD组相比。FPLP组中，Akkermansia的富集和Blautia的抑制是显著的。之前的研究报道了Akkermansia对肥胖的抑制作用，而肥胖个体主要表现为Blautia的增强。数据显示，HFD饲喂小鼠肠道菌群处于微生物生长不良状态，FPLP处理可以中和肠道菌群组成的紊乱。

Figure 3

Figure 4

3. FPLP调节HFD饲养小鼠的代谢物

    肠道微生物群影响宿主代谢的一个潜在机制可能是通过肠道内微生物发酵产生的代谢物。对粪便中含有的87种代谢物(包括35种脂肪酸、12种有机酸、27种氨基酸、7种类苯、3种吲哚、3种苯基丙酸)进行非靶向代谢谱分析 (图5a)。HFD组的小鼠表现出明显的代谢物变化（29种代谢物水平的变化）。FPLP处理后，发现了12种代谢物改变(图5c)。提示FPLP影响了HFD喂养时代谢产物的变化。FPLP逆转了HFD喂养引起的myristoleic acid（肉豆蔻油酸）、pentecanoic acid（十五烷酸）、4-羟基肉桂酸、羟基苯乳酸、11-二十烯酸、亚麻酸水平的降低。此外，它还能减轻HFD饲养的小鼠中L -谷氨酸、L-赖氨酸、L -甲硫氨酸、苯乙酸、L-天冬氨酸和草己二酸水平的升高。

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4. 参与FPLP降低TC和LDL-C作用的肠道微生物群和代谢物

    我们对HFD和HFD + FPLP组中12个改变的代谢物和10个代谢参数进行了斯皮尔曼秩相关分析，研究FPLP对代谢产物的调节作用及其对糖脂代谢的有益影响之间的关系。结果表明，9种代谢物与至少一种代谢参数有关。共有44例被发现与此显著相关，十五烷酸和肉豆蔻油酸是两个最相关的代谢物。提示在FPLP介导的TC和LDL-C水平降低中，十五烷酸和肉豆蔻油酸发挥了关键作用。Spearman的秩相关分析来确定11个改变的肠道菌群和12个改变的代谢物之间的联系;同时阐明代谢产物丰度的改变与肠道菌群的改变有关。55例中发现显著相关。十五烷酸和肉豆蔻油酸与Akkermansia均呈显著正相关(图6g， 6h)与Blautia负相关（图6i，6j）。结果表明，FPLP通过调节肠道微生物群落组成来促进其降低TC和LDL-C的作用

Figure 6

总结：

研究扩展了我们对肠道微生物群(Akkermansia和Blautia)、代谢物(十五烷酸和肉豆蔻油酸)、果胶及其降低TC和LDL-C功能之间关系的理解。