梯度碾磨黑米麸皮通过调控肠道微生物生态网络改善高脂饮食小鼠甘油三酯代谢紊乱

《Journal of Future Foods》：Black rice bran obtained from gradient milling regulates triglyceride levels and gut microbiota ecological networks in high-fat fed mice

本研究针对高脂饮食（HFD）诱导的肥胖问题，探讨了梯度碾磨黑米麸皮对小鼠甘油三酯水平和肠道菌群的调节作用。研究人员通过12周干预发现，全谷物和轻碾磨黑米麸皮能显著降低血浆和肝脏甘油三酯（TG）水平，改善肝脏氧化应激指标，增加粪便丁酸和总短链脂肪酸（SCFAs）含量，并重塑肠道微生物生态网络（MENs）结构。该研究为黑米作为功能性主食调节脂质代谢提供了新的科学依据，具有重要的营养干预价值。

　　

随着饮食结构的改变，高脂饮食（HFD）导致的肥胖及相关代谢性疾病已成为全球性健康问题。肥胖往往伴随血脂异常、肝脏脂肪变性（hepatic steatosis）和肠道菌群失调（gut microbiota dysbiosis）。黑米作为一种富含花青素（anthocyanins）和膳食纤维的全谷物，其健康效益备受关注，但碾磨加工会显著影响其营养成分的保留。目前关于不同碾磨程度黑米麸皮对脂质代谢和肠道微生物生态网络（Molecular Ecological Networks, MENs）调控作用的研究尚不充分。

为了深入探究梯度碾磨黑米麸皮对高脂饮食诱导肥胖的干预效果，云南农业大学食品科学技术学院的Shuxin Ye、Qing Gao、Wenjing Chen、Jinsong He和Bin Li团队在《Journal of Future Foods》上发表了一项系统研究。该研究通过12周动物实验，结合生化指标检测、组织形态学分析、短链脂肪酸（SCFAs）靶向检测和宏基因组学分析，综合评价了不同碾磨程度黑米麸皮对小鼠脂质代谢、氧化应激和肠道菌群生态网络的调节作用。

研究人员采用的主要技术方法包括：1）通过梯度碾磨技术（碾磨度0.00%-10.19%）获得6种不同碾磨程度的黑米麸皮样品；2）使用84只C57BL/6J雄性小鼠建立高脂饮食肥胖模型，并分别进行不同麸皮干预；3）采用超高效液相色谱-串联质谱（UHPLC-MS/MS）技术检测粪便中短链脂肪酸含量；4）运用16S rRNA测序技术分析盲肠内容物微生物组成；5）利用iNAP平台构建分子生态网络（MENs）并分析网络拓扑参数；6）通过PICRUSt2算法预测功能代谢通路。

研究结果主要包含以下发现：

3.1. 小鼠摄食量和体重变化

高脂饮食成功诱导肥胖模型，HFD对照组小鼠平均体重较LFD组增加20%。不同黑米麸皮干预组间体重和Lee's指数无显著差异，但总能量摄入相对稳定。

3.2. 脂肪、肝脏和回肠组织学检查

HFD对照组小鼠附睾脂肪重量百分比显著高于LFD组，脂肪细胞面积显著增大。全谷物和轻碾磨黑米麸皮干预（HFD+A,B）改善了HFD诱导的肝脏脂肪浸润和脂肪变性形成，所有组小鼠回肠组织形态完整。

3.3. 肝脏和血浆脂质水平

全谷物黑米麸皮干预组（HFD+A）肝脏甘油三酯含量显著低于HFD对照组。随着黑米麸皮干预量增加，血浆甘油三酯水平逐渐降低（1.35-0.91 mmol/L），而低密度脂蛋白（LDL）和高密度脂蛋白（HDL）含量无显著差异。

3.4. 肝脏生化与氧化应激指标

黑米麸皮干预提高了HFD小鼠肝脏超氧化物歧化酶（SOD）活性，全谷物和轻碾磨黑米麸皮干预组（HFD+A,B）谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-PX）活性显著升高。HFD对照组丙二醛（MDA）水平显著高于LFD组。

3.5. 粪便短链脂肪酸靶向检测

全谷物黑米麸皮干预组（HFD+A）丁酸和总短链脂肪酸（SCFAs）含量显著高于HFD对照组。粪便颜色随麸皮浓度增加而加深，主要与黑米麸皮中丰富的花青素色素有关。

3.6. 肠道微生物多样性

全谷物黑米麸皮A和轻碾磨黑米麸皮B干预显著增加了HFD小鼠盲肠内容物的微生物丰富度（ACE和Chao指数）。HFD+E组微生物物种浓度集中，多样性显著降低。

3.7. 肠道菌群组成分析

HFD对照组厚壁菌门/拟杆菌门（F/B）比值显著高于LFD组。全谷物和轻碾磨黑米麸皮干预组（HFD+A,B）F/B比值显著低于HFD对照组，这与黑米麸皮的降脂作用相关。

3.8. 肠道微生物组成与宿主生理指标的关系

Faecalibacterium与血浆甘油三酯和炎症因子IL-1β呈显著负相关。norank_f_Lachnospiraceae与体重和甘油三酯呈显著正相关。Dubosiella与血浆总胆固醇呈显著正相关。Sporosarcina与体重、Lee's指数、甘油三酯、LDL和ghrelin呈显著负相关。

3.9. 多级物种、预测基因家族和功能通路的差异分析

LefSe多级物种差异分析显示，LFD组显著富集有益双歧杆菌。PICRUSt2预测发现，HFD+A组显著富集戊糖和葡萄糖醛酸相互转化、AMPK信号通路、脂多糖生物合成和能量代谢相关通路。

3.10. 肠道微生物生态网络

通过随机矩阵理论（RMT）方法构建的分子生态网络（MENs）具有"无标度"和"小世界"特性。黑米麸皮干预增加了MENs的复杂性，平均度（avgK）和平均聚类系数（avgCC）呈增加趋势。

3.11. 微生物网络拓扑结构与宿主生理指标的关系

Mantel检验显示，随着黑米麸皮干预程度增加，肠道微生物网络连接度与宿主甘油三酯和LDL的相关性增强，表明黑米麸皮干预提高了肠道微生物网络对宿主脂质水平变化的敏感性。

研究结论表明，12周全谷物和轻碾磨黑米麸皮干预显著降低了高脂饮食小鼠血浆和肝脏甘油三酯水平，减轻了肝脏脂肪变性，改善了肝脏氧化应激状态，降低了血浆IL-1β水平，增加了粪便丁酸和总短链脂肪酸含量。这些干预还显著增强了HFD小鼠盲肠内容物的微生物丰富度，降低了F/B比值。功能预测分析显示，全谷物黑米麸皮干预显著富集了戊糖和葡萄糖醛酸相互转化、AMPK信号通路、脂多糖生物合成和能量代谢相关通路。肠道微生物生态网络分析表明，全谷物和轻碾磨黑米麸皮干预可能增强了微生物协作行为，提高了网络的复杂性和整体稳定性。

该研究的重要意义在于首次系统阐述了梯度碾磨黑米麸皮通过调节肠道微生物生态网络改善脂质代谢的作用机制，为黑米作为功能性主食的开发提供了理论依据。研究发现全谷物和轻碾磨黑米麸皮在维持甘油三酯稳态方面具有最佳效果，这为精准化膳食干预策略的制定提供了新思路。同时，研究采用的分子生态网络分析方法为未来研究膳食成分-肠道菌群-宿主健康互作机制提供了重要的方法学参考。