阿拉伯胶通过调控菌群-肠-脑轴影响斑马鱼整体健康状态的性别特异性研究

《Scientific Reports》：Gum Arabic modulates the microbiota-gut-brain axis and affects general fitness in zebrafish

本研究针对膳食纤维（DF）对机体健康的多维度影响机制尚不明确的问题，以阿拉伯胶（GA）为研究对象，通过斑马鱼模型系统探究其对肠道菌群、代谢谱、脑基因表达及生殖健康的作用。研究发现，GA补充可显著提升有益菌Cetobacterium丰度，促进肠道葡萄糖代谢和脑内乙酸积累，并通过下调食欲相关基因cart1影响运动行为；值得注意的是，GA对雌雄个体的生殖健康呈现相反效应，凸显了性别特异性营养需求的重要性。该研究为膳食纤维的精准应用提供了实验依据，发表于《Scientific Reports》。

　　

在现代营养学中，膳食纤维（Dietary Fibre, DF）被誉为“第七大营养素”，其健康效益已得到广泛认可，如改善心血管代谢、增强免疫调节及维护肠道稳态等。然而，关于不同类型膳食纤维如何通过菌群-肠-脑轴（Microbiota-Gut-Brain Axis）多层面影响宿主健康，尤其是性别特异性反应的机制，仍存在大量未知。阿拉伯胶（Gum Arabic, GA）作为一种传统食用胶体，虽在食品工业中常用作稳定剂，但其作为膳食纤维的生理功能及潜在性别差异尚未系统揭示。

为此，来自东英吉利大学的Justin Abi Assaf、Simone Immler等研究人员在《Scientific Reports》上发表论文，以斑马鱼（Danio rerio）为模型，开展了一项为期两周的GA干预实验。研究通过设置6%与60%两种GA添加剂量，系统评估了GA对肠道菌群组成、肠脑代谢谱、脑基因表达、运动行为及生殖健康的影响，旨在揭示GA在菌群-肠-脑轴中的调控作用及其性别依赖性效应。

研究团队综合运用了16S rRNA测序（菌群分析）、核磁共振（NMR）代谢组学（肠与脑组织代谢物检测）、RNA测序（脑转录组分析）、行为追踪（运动表现）以及生殖参数统计（产卵量、受精率、胚胎存活率）等关键技术。其中，斑马鱼样本来自欧洲斑马鱼资源中心（EZRC），GA原料为苏丹阿拉伯胶委员会提供的Acacia senegal var. senegal标准品。

GA对肠道菌群的影响

通过16S rRNA测序发现，GA补充显著降低了菌群中变形菌门（Proteobacteria）的相对丰度，提升了梭杆菌门（Fusobacteria）的比例，尤其促进了有益菌属Cetobacterium的增殖。该效应在雌性个体中更为明显。此外，高剂量（60% GA）会降低雌性菌群的Observed OTU丰富度，提示GA对菌群结构的影响存在剂量与性别特异性。

GA对肠脑代谢谱的调控

NMR代谢组学数据显示，GA干预后肠道内葡萄糖滞留水平降低，提示葡萄糖代谢增强；同时，脑组织中短链脂肪酸（SCFA）乙酸（acetate）含量显著上升，尤其在60% GA组雌性脑中积累最为明显。这表明GA可能通过微生物发酵产生乙酸，进而穿越血脑屏障影响中枢代谢与食欲调控。

GA对生殖健康与运动行为的作用

生殖实验显示，60% GA补充对雌雄个体的生殖健康产生相反效果：雄性受精率提升，而雌性产卵量下降、未受精卵比例增加。行为学分析进一步发现，GA组斑马鱼运动速度加快，但总移动距离缩短，表现为爆发式游泳模式。研究者推测这种行为变化可能利于雄性求偶，但会促使雌性能量分配偏向体细胞维持而非繁殖。

GA对脑基因表达的影响

脑转录组分析发现，雌性个体中食欲调控基因cart1显著下调，同时免疫相关基因clec3ba（编码类四连蛋白蛋白）上调。这些变化与乙酸积累、菌群重构相呼应，进一步证实GA通过肠脑轴影响神经内分泌与免疫调节。

结论与意义

本研究首次在脊椎动物模型中系统揭示了GA通过菌群-肠-脑轴影响宿主健康的性别二态性机制。低剂量（6%）GA主要优化菌群结构，而高剂量（60%）则进一步调控代谢、行为与生殖状态，且对雌性生殖产生代价性抑制。这一发现不仅深化了对膳食纤维作用机制的理解，更强调了在营养指南制定中需考虑性别特异性需求。未来在哺乳动物模型中的验证研究，将为个性化膳食纤维推荐提供重要理论依据。