植物乳杆菌P4与菊粉通过蛋白质组机制改善高脂饮食诱导代谢紊乱的研究

《Scientific Reports》：Lactiplantibacillus plantarum from Thai fermented pork with inulin ameliorates metabolic disturbances through proteomic mechanisms

本研究针对高脂饮食引发的代谢紊乱问题，探讨了从泰国发酵猪肉中分离的植物乳杆菌P4联合菊粉的干预效果。通过蛋白质组学分析发现，该合生元组合可上调长链脂肪酸辅酶A连接酶1(1.25倍)和血红素结合蛋白(1.04倍)，下调谷胱甘肽S-转移酶α-1(2.57倍)，显著改善血脂谱(HDL-C↑15.8%，LDL-C↓9.5%)和炎症指标(CRP↓31.4%)，为传统发酵食品源益生菌的临床应用提供了分子依据。

　　

随着现代饮食结构的改变，高脂饮食已成为全球性的健康威胁。据统计，非传染性疾病每年造成全球74%的死亡，其中心血管疾病占比最高，达1790万人。饮食作为最重要的可改变风险因素，直接影响血压、血糖、血脂和体重等健康指标。高脂饮食会引发慢性炎症和氧化应激，导致血脂异常和心血管功能病理改变，这一现象在动物模型和临床研究中都得到了证实。

传统上，高脂血症的治疗主要依赖生活方式干预和药物治疗，但近年来益生菌作为一种辅助治疗策略逐渐受到关注。泰国传统发酵猪肉(Nham)作为丰富的乳酸菌来源，其中分离的植物乳杆菌P4表现出优异的稳定性，在4°C储存7天后仍能维持10⁹CFU/mL的活菌数。与此同时，菊粉作为美国FDA批准的低聚果糖补充剂，已被证明能够改善食品营养价值，减少体重增加并改善血脂谱。

在这项发表于《Scientific Reports》的研究中，研究人员探索了植物乳杆菌P4单独及与菊粉联合使用对高脂饮食诱导代谢紊乱的改善作用及其分子机制。与先前使用商业菌株乳酸杆菌的研究不同，本研究特别关注从传统发酵食品中分离的菌株，并采用高分辨率质谱进行全面的蛋白质组学分析，以揭示其独特的分子作用途径。

研究采用的主要技术方法包括：动物模型建立（32只雄性Sprague-Dawley大鼠随机分为4组）、生化参数分析（使用Cobas 6800/8800系统检测血脂和肝功能指标）、炎症因子检测（ELISA法测定CRP和TNF-α水平）以及肝脏蛋白质组学分析（基于高分辨率质谱的蛋白质鉴定和定量）。

效果对体重和器官重量的影响

研究发现，高脂饮食组大鼠体重显著增加（439.0g），而单独使用植物乳杆菌P4的HFLac组体重（408.0g）与正常饮食组无显著差异。高脂饮食导致明显的肝脏肥大（20.34g），HFLac组显著减轻了这一效应（17.42g），合生元干预的HFLacIn组表现出中间效果（19.97g）。肾脏和脾脏重量在高脂饮食组中显著降低，而大脑重量在各组间保持一致。

效果对血脂谱的影响

在血脂指标方面，HFLac和HFLacIn组的总胆固醇水平呈现下降趋势。合生元干预的HFLacIn组表现出最显著的血脂改善效果：低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)降低9.5%，极低密度脂蛋白(VLDL)降低15.9%（p=0.01），高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)增加15.8%。这些结果表明益生菌和合生元补充对高脂饮食条件下的脂质代谢具有调节作用。

效果对肝脏和肾脏功能标志物的影响

肝功能指标显示，高脂饮食组和HFLac组的碱性磷酸酶(ALP)水平升高，而HFLacIn组呈现中间值，表明合生元干预对肝酶活性有一定的改善作用。肾脏功能标志物中，所有高脂饮食组的肌酐水平均高于正常组，但血尿素氮(BUN)水平在各组间保持稳定。

效果对免疫系统和炎症的影响

炎症参数分析显示，所有高脂饮食组的肿瘤坏死因子-α(TNF-α)水平显著升高，而C反应蛋白(CRP)水平在高脂饮食组中显著上升（59.30 mg/L），但在益生菌和合生元干预组中显著降低（HFLac:37.88 mg/L，HFLacIn:40.70 mg/L）。中性粒细胞计数在高脂饮食组中升高，平均血小板体积(MPV)也呈现类似趋势，表明高脂饮食引发了系统性炎症反应，而益生菌干预具有一定的免疫调节作用。

蛋白质组学分析

蛋白质组学分析揭示了不同干预条件下肝脏蛋白质表达的显著变化。高脂饮食组中，线粒体3-酮脂酰辅酶A硫解酶（2.8倍上调）和δ(3,5)-δ(2,4)-二烯酰辅酶A异构酶（2.3倍上调）的表达增加，反映了对膳食脂肪负荷增加的适应性反应。同时，70 kDa热休克蛋白样蛋白（2.9倍下调）表明细胞应激反应能力受损。

相比之下，HFLacIn组表现出独特的蛋白质表达谱：组蛋白H2B 1-A型（2.82倍上调，p=0.002）、长链脂肪酸辅酶A连接酶1（1.25倍上调，p=0.033）和血红素结合蛋白（1.04倍上调，p=0.039）表达增加，而谷胱甘肽S-转移酶α-1（2.57倍下调）表达减少。这些变化表明合生元干预通过增强脂肪酸活化、改善氧化应激保护和调节炎症反应通路来对抗高脂饮食诱导的代谢紊乱。

蛋白质-蛋白质相互作用分析显示，高脂饮食组与正常组比较中，脂肪酸分解代谢过程发生显著改变；而HFLacIn组与高脂饮食组比较中，血红素跨膜转运活性出现差异。

研究结论表明，从泰国发酵猪肉中分离的植物乳杆菌P4，特别是与菊粉联合使用，能够通过特定的分子机制改善高脂饮食诱导的代谢紊乱。合生元组合表现出多方面的改善效果：血脂谱方面，HDL-C增加15.8%，LDL-C降低9.5%，VLDL降低15.9%；肝脏功能方面，ALP降低3.4%；炎症标志物方面，TNF-α降低13.4%，CRP降低31.4%（p=0.03）。

在分子机制层面，蛋白质组学分析提供了三个关键证据：首先，长链脂肪酸辅酶A连接酶1的上调（1.25倍）增强了脂肪酸活化能力；其次，血红素结合蛋白的上调（1.04倍）改善了氧化应激保护机制；最后，组蛋白H2B 1-A型的显著上调（2.82倍）提示可能存在表观遗传修饰作用，这可能是观察到的代谢改善的重要机制。

这项研究的重要意义在于首次从蛋白质组学角度揭示了传统发酵食品源益生菌的作用机制，为开发基于天然益生菌的代谢紊乱管理策略提供了科学依据。与商业菌株相比，从传统发酵食品中分离的植物乳杆菌P4展现出独特的分子作用途径，特别是在与菊粉协同作用时表现出的多靶点调节能力。这些发现不仅拓展了我们对益生菌作用机制的理解，也为未来开发个性化营养干预方案提供了新的思路。

研究的局限性包括未预先测试植物乳杆菌P4对菊粉的直接利用能力，以及缺乏组织学分析来佐证生化变化。未来研究可延长干预时间至8-12周，纳入组织学评估，并在代谢综合征患者中进行临床试验以验证其转化潜力。