水苏糖通过白色脂肪组织褐变和肠道微生物群调节缓解高脂饮食诱导的肥胖

【字体: 时间:2025年05月15日 来源:Current Research in Food Science 6.2

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  为探讨抗肥胖策略,研究人员开展水苏糖(STA)对高脂饮食(HFD)小鼠影响的研究。发现 STA 可抑制体重增加、改善糖耐受、促进白色脂肪组织(WAT)褐变等,为 STA 在功能食品中抗肥胖应用提供科学依据。

  肥胖已成为全球公共卫生难题,它如同潜伏在身体里的 “隐形杀手”,与心血管疾病、2 型糖尿病等多种慢性疾病紧密相连。目前,寻找有效的抗肥胖方法迫在眉睫。白色脂肪组织(WAT)褐变被视为一种有潜力的抗肥胖策略,而水苏糖(STA)作为一种天然存在的水溶性四糖,虽已有研究表明其具有调节肠道微生物群等多种生理益处,但其是否能通过促进产热来发挥抗肥胖作用尚不明确。
为了揭开这些谜团,郑州大学的研究人员开展了相关研究,探究 STA 对高脂饮食(HFD)诱导的肥胖小鼠的预防作用及其与产热和肠道微生物群调节相关的潜在机制。该研究成果发表在《Current Research in Food Science》上,为抗肥胖领域的研究提供了新的思路和方向。

研究人员主要采用了以下关键技术方法:选取健康 C57BL/6J 雄性小鼠,建立肥胖模型,将其随机分为正常饮食(ND)组、HFD 组和 HFD+STA 组,通过每日灌胃 STA 进行干预,8 周后收集血液和脂肪组织样本;运用口服葡萄糖耐量试验(OGTT)评估小鼠葡萄糖代谢;采用苏木精 - 伊红(H&E)染色、免疫组织化学染色、透射电子显微镜(TEM)等技术观察脂肪组织的组织形态和相关蛋白表达;利用 16S rRNA 高通量测序分析肠道微生物群组成;通过靶向代谢组学分析肝脏胆汁酸(BA)水平;运用实时荧光定量 PCR(RT-PCR)和蛋白质免疫印迹(Western blot)技术检测相关基因和蛋白的表达水平。

3.1 STA 减少 HFD 喂养小鼠的体重增加并改善葡萄糖耐量


通过 8 周的 STA 干预实验发现,与 HFD 组相比,STA 组小鼠体重显著降低,附睾和腹股沟白色脂肪组织质量指数明显下降,且葡萄糖耐量得到改善,表明 STA 能有效减轻肥胖和脂肪积累,改善 HFD 诱导的葡萄糖不耐受。

3.2 STA 改善 HFD 诱导的肥胖小鼠的血清脂质谱并减少炎症细胞因子


对血清样本的分析显示,HFD 组小鼠血清中甘油三酯(TG)、总胆固醇(TC)和低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)水平显著升高,高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)水平降低,同时促炎细胞因子(IL-6、TNF-α 和 LPS)水平升高。而 STA 干预逆转了这些脂质异常,降低了炎症细胞因子水平,说明 STA 在改善脂质代谢和炎症状态方面具有双重益处。

3.3 STA 促进 HFD 喂养小鼠的 WAT 褐变


通过 H&E 染色、免疫组织化学染色、RT-PCR 和 Western blot 分析发现,HFD 组小鼠腹股沟 WAT 的脂肪细胞体积增大,而 STA 处理显著减小了脂肪细胞面积,增加了 UCP1 阳性细胞数量,上调了产热基因(Ucp1、Elovl3、Pparα)和米色脂肪标记基因(Cyto C、Tmeme26)以及相关蛋白(UCP1、PGC-1α、PRDM16)的表达,表明 STA 促进了 WAT 褐变。

3.4 STA 改善肥胖小鼠棕色脂肪组织(BAT)的线粒体结构和活性


组织学分析和 TEM 观察显示,HFD 组小鼠 BAT 的线粒体结构异常,而 STA 干预恢复了线粒体的丰度并纠正了结构异常。RT-PCR 和 Western blot 分析进一步证实,STA 上调了 BAT 中与褐变相关的基因和蛋白(UCP1、PGC-1α、PRDM16、SIRT1)的表达,并增加了 AMPK 的磷酸化,表明 STA 增强了 BAT 的活性。

3.5 STA 减轻 HFD 诱导的肠道微生物群失调


16S rRNA 高通量测序结果显示,HFD 组小鼠肠道微生物群的 α 多样性降低,而 STA 处理显著增加了微生物的丰富度和多样性,降低了厚壁菌门与拟杆菌门的比值(F/B ratio),并调节了多个菌属的丰度。KEGG 通路分析表明,STA 显著调节了与代谢相关的通路,说明 STA 通过调节肠道微生物群来发挥抗肥胖作用。

3.6 STA 改善 HFD 喂养小鼠的肠屏障损伤


免疫组织化学染色和 Western blot 分析显示,HFD 组小鼠结肠组织中紧密连接蛋白(ZO-1 和 Occludin)的表达水平降低,而 STA 处理显著增加了这些蛋白的表达,表明 STA 有效改善了 HFD 诱导的肠屏障损伤,维持了肠屏障的完整性。

3.7 STA 调节肝脏中的 BA 水平


靶向代谢组学分析表明,HFD 组小鼠肝脏中的总 BA 浓度显著升高,而 STA 干预降低了总 BA 浓度,特别是减少了初级 BA 和次级 BA 中某些成分的水平,表明 STA 通过调节 BA 代谢来参与抗肥胖过程。

综上所述,本研究表明 STA 通过促进白色脂肪组织褐变和调节肠道微生物群来缓解肥胖。在 HFD 诱导的肥胖小鼠中,STA 不仅减少了脂质积累、调节了炎症反应、改善了线粒体结构,还增强了 BAT 的活性、促进了 WAT 褐变,同时减轻了肠道微生物群失调、改善了肠屏障损伤并调节了 BA 谱。这些结果为 STA 作为一种功能性寡糖在预防和缓解肥胖中的应用提供了坚实的理论和实验依据,有望为肥胖及其相关代谢疾病的防治开辟新的途径。然而,该研究也存在一定局限性,未来还需进一步深入探索 STA 对肠道微生物群的影响机制以及在不同人群中的应用潜力。

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