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为解决肥胖及相关代谢疾病问题,研究人员从健康人粪便筛选益生菌,以高脂饮食(HFD)诱导的肥胖小鼠为模型,探究降脂功能。发现罗伊氏乳杆菌(L. r)和波罗的海乳杆菌(L. b)可延缓体重增长、改善脂质代谢,为肥胖防治提供新方向。
随着生活方式改变,肥胖已成为全球公共卫生难题。肥胖不仅表现为脂肪堆积,还常伴随高血脂、糖尿病等代谢异常。目前临床常用的降脂药物如奥利司他等虽有一定效果,但存在依赖性和毒副作用,因此寻找安全有效的肥胖干预手段迫在眉睫。越来越多研究表明,肠道菌群与宿主脂质代谢密切相关,通过调节肠道微生态来改善代谢健康成为新热点。在此背景下,国内研究团队围绕 “肠道降脂益生菌的筛选鉴定及其调节 C57BL/6J 小鼠脂质代谢的作用” 展开研究,相关成果发表在《Food Research International》,为肥胖防治提供了新思路。
该研究由国内研究机构的研究人员开展,他们从健康人群(BMI 范围 18.5 kg/m2≤BMI<24 kg/m2)的粪便样本中筛选出 108 株益生菌,通过体外功能评估(如脂肪酶活性、抗氧化活性等),最终确定 5 株具有潜在降脂功能的菌株,其中罗伊氏乳杆菌(Limosilactobacillus reuteri,L. r)和波罗的海乳杆菌(Limosilactobacillus balticus,L. b)表现最为突出。随后利用高脂饮食(HFD)诱导的 C57BL/6J 肥胖小鼠模型,深入探究这两株菌的体内降脂作用及机制。研究发现,L. r 和 L. b 可显著延缓 HFD 小鼠体重增长,减少脂肪组织和肝脏脂质堆积,缓解氧化应激紊乱,调节肠道菌群组成及代谢产物,为开发具有自主知识产权的降脂益生菌提供了科学依据。
研究主要采用的关键技术方法包括:
- 益生菌筛选与鉴定:从健康人粪便分离培养 108 株益生菌,通过胆固醇清除能力等指标筛选出 5 株目标菌株,利用 16S rRNA 基因扩增及序列比对进行菌种鉴定。
- 动物模型构建:使用 HFD 喂养 C57BL/6J 小鼠构建肥胖模型,设置对照组、HFD 模型组及益生菌干预组,进行体重、脂肪组织等指标检测。
- 分子生物学检测:采用实时荧光定量 PCR(qPCR)技术检测肝脏组织中脂质代谢相关基因(如 LDLR、SREBP1、DGAT1 等)及炎症因子(IL-1β、IL-6)的 mRNA 表达水平。
- 肠道菌群分析:通过 16S rRNA 基因测序分析小鼠肠道菌群组成,比较不同组间菌群相对丰度差异。
- 代谢物检测:测定粪便中短链脂肪酸(SCFAs)等代谢产物含量,分析其与肥胖表型的关联。
研究结果
1. 益生菌对 HFD 小鼠体重及脂质代谢的影响
通过 HFD 喂养小鼠并给予 L. r 和 L. b 干预实验发现,与 HFD 模型组相比,益生菌干预组小鼠体重增长显著延缓,脂肪组织重量(如附睾脂肪、肾周脂肪)及肝脏脂质含量明显降低,表明两株菌可有效抑制 HFD 诱导的脂质堆积。
2. 益生菌对炎症反应的调节作用
ELISA 检测结果显示,L. b-L 干预组小鼠血清中促炎细胞因子 IL-1β 和 IL-6 的表达水平分别较 HFD 组降低 43.67% 和 46.96%,提示 L. r 和 L. b 可通过减轻炎症反应改善代谢紊乱。
3. 益生菌对脂质代谢相关基因的调控
qPCR 结果表明,L. r 和 L. b 可下调肝脏中参与总胆固醇(TC)合成与代谢的基因 LDLR(低密度脂蛋白受体)和 SREBP1(固醇调节元件结合蛋白 1)的 mRNA 表达,同时抑制 DGAT1(二酰甘油酰基转移酶 1)和 LXR(肝 X 受体)以减少甘油三酯(TG)堆积;此外,上调 SHP(小异源二聚体伴侣)和 FXR(法尼醇 X 受体)的表达,从而抑制肠道胆固醇吸收。其中,L. r-L 和 L. b-L 组的 SHP 表达水平分别比 HFD 组低 58.33% 和 52.66%。
4. 益生菌对肠道菌群组成的影响
16S rRNA 测序分析显示,L. r 和 L. b 干预显著降低了 HFD 小鼠肠道中丹毒丝菌科(Erysipelotrichaceae)和瘤胃球菌科(Ruminococcaceae)的相对丰度,同时增加乳杆菌科(Lactobacillaceae)的丰度。这些菌群变化与 HFD 诱导的肥胖相关代谢物(如正戊酸、异戊酸)水平升高密切相关。
5. 益生菌对短链脂肪酸(SCFAs)代谢的影响
代谢物检测发现,益生菌干预组小鼠粪便中 SCFAs(如乙酸、丙酸、丁酸)含量显著增加,尤其是与能量代谢调控相关的正戊酸和异戊酸水平升高,提示 SCFAs 可能在益生菌的降脂作用中发挥重要作用。
研究结论与意义
本研究从健康人肠道菌群中筛选出罗伊氏乳杆菌(L. r)和波罗的海乳杆菌(L. b)两株具有显著降脂功能的益生菌。通过体内外实验证实,它们可通过调节肠道微生态平衡、抑制脂质合成与吸收、减轻炎症反应及改善代谢产物谱等多途径发挥抗肥胖作用。具体机制包括调控 LDLR、SREBP1、DGAT1、FXR/SHP 等脂质代谢相关基因,重塑肠道菌群组成(如增加乳杆菌科丰度、减少丹毒丝菌科和瘤胃球菌科),并提升短链脂肪酸(SCFAs)等有益代谢物水平。
该研究不仅为肥胖及相关代谢疾病的防治提供了新型益生菌候选菌株,也为深入阐明肠道菌群 - 脂质代谢互作机制提供了实验依据,为开发具有自主知识产权的功能性食品或益生菌制剂奠定了基础。未来可进一步开展人体临床研究,验证其安全性和有效性,推动相关成果的转化应用。