乳酸菌发酵西兰花茎副产物通过调节肠道菌群与代谢通路改善高脂饮食诱导的小鼠肥胖研究

本研究发现，利用乳酸菌（LAB）发酵西兰花茎副产物（BsBP）可显著提升异硫氰酸盐（ITCs）的生物活性，有效抑制高脂饮食（HFD）诱导的C57BL/6小鼠体重增长、改善血脂血糖指标、减轻肝脏损伤，并调节肠道菌群结构，促进Akkermansia和Bacteroides等有益菌增殖，其作用机制可能与PPAR信号通路和能量代谢调控相关。

　　

引言

脂质代谢是机体内关键而复杂的过程，长期高脂饮食（HFD）可导致能量失衡并诱发肥胖，进而引发2型糖尿病、高血压等慢性疾病。与药物和手术干预相比，膳食策略如益生菌发酵蔬菜因其生物活性成分而显示出更好的安全性及代谢调节潜力。西兰花茎副产物（BsBP）富含 glucosinolates（GSLs），但其本身不具备生物活性。前期研究表明，经乳酸菌（LAB）发酵后，GSLs可被生物转化为具有多种生理活性的 isothiocyanates（ITCs），如 sulforaphane（SFN）和 indole-3-carbinol（I3C），这些物质在调节脂代谢、抗炎和抗氧化方面表现出显著效果。

材料与方法

本研究使用从杭州本地农产品市场采购的新鲜BsBP，分别以Lacticaseibacillus casei YC5 和 Pediococcus pentosaceus RBHZ36 两种乳酸菌株进行24小时发酵。发酵产物经冷冻干燥后用于动物实验。选用6–7周龄雄性C57BL/6小鼠，随机分为6组：正常对照组（C，低脂饮食）、高脂模型组（M）、奥利司他阳性对照组（S）、新鲜BsBP干预组（F）以及两种发酵BsBP干预组（Y 和 R）。干预周期为12周，期间记录体重变化，结束后采集血清、肝脏及脂肪组织进行生化与组织学分析，并收集粪便样本进行16S rRNA测序以评估肠道菌群变化。

结果与讨论

体重与体成分变化：

发酵BsBP干预显著抑制了HFD诱导的体重增加，其中Y组（Lb. casei YC5发酵组）效果最为明显，体重增重降低33.2%。同时，BMI和Lee’s指数也显著改善，效果优于未发酵组，且与阳性药物组效果相当。

肝脏与脂肪系数：

HFD导致肝脏系数、肾周及附睾脂肪系数显著上升，而发酵BsBP干预显著降低了这些指标。组织学分析显示，发酵组肝脏脂肪变性和炎症浸润明显减轻，脂肪细胞肥大也得到了有效抑制。

血清生化指标：

发酵BsBP显著降低了血清总胆固醇（TC）、低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）、谷丙转氨酶（ALT）和谷草转氨酶（AST）水平，同时提高了高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）。血糖水平也得到明显改善，其中R组（P. pentosaceus RBHZ36发酵组）血糖降低55.5%。

肝脏生化与炎症指标：

发酵BsBP还显著降低了肝脏中TC、TG、AST、ALT及肿瘤坏死因子-α（TNF-α）的水平，表明显著的肝保护与抗炎作用。

肠道菌群调控：

α多样性分析显示，发酵BsBP显著提高了Chao1和Shannon指数，改善了因HFD导致的菌群多样性下降。在门水平上，发酵组提高了Bacteroidota和Verrucomicrobiota的相对丰度，降低了Firmicutes/Bacteroidota（F/B）比值。属水平上，Akkermansia、Bacteroides、Alloprevotella等有益菌显著富集，而Helicobacter、Mucispirillum、Olsenella等肥胖相关菌群被抑制。功能预测分析（PICRUSt）表明，发酵BsBP干预增强了能量代谢和PPAR信号通路相关功能。

菌群-表型相关性分析：

Spearman相关分析显示，Akkermansia和Bacteroides等菌属与体重、血脂等肥胖指标呈显著负相关，而Helicobacter、Mucispirillum等则呈正相关，进一步证实肠道微生物组成与肥胖发生密切相关。

结论

乳酸菌发酵BsBP相比未发酵样品表现出更显著的抗肥胖效应，其机制可能与ITCs类活性成分的增加、血脂血糖的调节、炎症反应的抑制以及肠道微生物群落的重构有关，特别是通过富集Akkermansia和Bacteroides等有益菌、激活PPAR信号通路和能量代谢过程来实现。该研究为开发以食品副产物为基础的功能性食品提供了新思路，具有重要的应用潜力。