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为探究肠道菌群在 GA 抗肥胖机制中的作用,研究人员以高脂饮食(HFD)小鼠为模型,发现 GA 可调节肠道菌群,减少致胖菌 Desulfovibrio,富集有益菌,还能通过肠道菌群 - 脂肪组织轴改善代谢。该研究为抗肥胖提供新方向。
肥胖已成为全球面临的重大健康挑战,尤其饮食诱导的肥胖(DIO)因高脂饮食的普遍摄入,严重威胁人类健康。肠道菌群失调与肥胖及其并发症(如 2 型糖尿病、心血管疾病等)密切相关,因此通过调节肠道菌群来对抗肥胖成为极具潜力的研究方向。没食子酸(GA)作为一种植物多酚,虽已被证实具有抗肥胖特性,但其与肠道菌群的关系尚不明确。在此背景下,华南农业大学的研究人员开展了相关研究,旨在阐明 GA 抗肥胖作用与肠道菌群的关联,以及潜在的作用机制。该研究成果发表在《Current Research in Food Science》,为深入理解 GA 的抗肥胖机制及开发新的抗肥胖策略提供了重要依据。
研究人员主要采用了以下关键技术方法:选用 4 周龄雄性 C57BL/6J 小鼠,分为正常饮食组(CON)、高脂饮食组(HFD)、高脂饮食 + GA 组(HFD+GA)等多个组别,进行不同处理。运用 16S rRNA 测序分析肠道菌群组成,通过代谢组学检测粪便和脂肪组织中的代谢物,利用粪菌移植(FMT)技术验证肠道菌群的作用,还采用了如体成分分析、葡萄糖耐量试验(IPGTT)、胰岛素耐量试验(IPITT)、实时定量 PCR、Western blotting 等技术检测相关指标。
3.1 GA 减少高脂饮食小鼠体重并改善血清参数
通过对小鼠体重、体成分、血糖、血脂等指标的监测,发现 HFD 组小鼠体重从第 3 周开始显著升高,而 HFD+GA 组体重增长明显减缓。IPGTT 和 IPITT 结果显示 GA 改善了葡萄糖耐量受损状态。血清检测表明,GA 降低了 Glu、TG、TC、LDL-C 和 LPS 浓度,升高了 HDL-C 和 TBA 水平,说明 GA 能有效缓解 HFD 诱导的体重增加及糖脂代谢异常。
3.2 GA 减轻高脂饮食小鼠附睾白色脂肪组织(eWAT)的脂肪堆积
对脂肪组织的分析显示,HFD+GA 组 eWAT 相对重量降低,褐色脂肪组织(iBAT)相对重量升高。H&E 染色显示 eWAT 细胞体积减小,UCP1、AdipoQ 和 AdipoR2 的 mRNA 及蛋白表达水平升高,表明 GA 可减少脂肪储存,抑制 eWAT 肥大。
3.3 GA 促进高脂饮食小鼠 iBAT 产热
通过测量 iBAT 和直肠温度、能量消耗(EE)和呼吸交换率(RER)等,发现 GA 处理的小鼠 iBAT 温度在初始和冷暴露状态下均高于 HFD 组,EE 增加,RER 降低,且 iBAT 中 UCP1 表达上调,说明 GA 促进了 iBAT 的产热功能。
3.4 GA 恢复高脂饮食小鼠紊乱的肠道菌群
16S rRNA 测序结果显示,HFD 导致肠道菌群失调,Proteobacteria 和 Deferribacterota 富集,Desulfovibrio 丰度增加,而 GA 处理后,这些致胖菌减少,Lachnospiraceae_NK4A136_group、Clostridiales_unclassified 等有益菌富集。PICRUSt2 分析显示 GA 调节了肠道菌群的代谢功能,如上调鞘脂代谢等。
3.5 GA 改善高脂饮食小鼠肠道菌群代谢
代谢组学分析发现,GA 处理后粪便中琥珀酸、GA 及其代谢物 4-O-MeGA、原儿茶酸等增加,棕榈酸减少,这些代谢物与肥胖相关参数存在显著相关性,表明 GA 通过调节肠道菌群代谢影响脂质代谢。
3.6 肠道菌群耗竭消除了 GA 在高脂饮食小鼠中的抗肥胖作用
抗生素处理清除肠道菌群后,GA 的抗肥胖作用消失,体重、糖脂代谢等指标与 HFD 组无显著差异,证实了肠道菌群在 GA 抗肥胖作用中的必要性。
3.7 来自 GA 处理小鼠的粪菌移植改善高脂饮食小鼠的体重和血清参数
粪菌移植实验显示,接受 HFD+GA 供体小鼠粪便的受体小鼠体重增长减缓,糖耐量改善,血清糖脂指标优化,表明 GA 处理的肠道菌群具有抗肥胖作用。
3.8 来自 GA 处理小鼠的粪菌移植恢复紊乱的肠道菌群并改变代谢
对移植后的肠道菌群和代谢物分析表明,FMT-HFD+GA 组致胖菌减少,有益菌如 Lactobacillus、Bifidobacterium 等富集,代谢途径如 PPAR 信号通路等得到调节,进一步验证了肠道菌群的作用。
3.9 来自 GA 处理小鼠的粪菌移植减轻高脂饮食小鼠 eWAT 的脂肪堆积
与 FMT-HFD 组相比,FMT-HFD+GA 组 eWAT 相对重量降低,细胞体积减小,UCP1、AdipoQ 和 AdipoR2 表达升高,说明 GA 处理的肠道菌群可抑制脂肪堆积。
3.10 来自 GA 处理小鼠的粪菌移植刺激高脂饮食小鼠 iBAT 产热
iBAT 温度、EE、RER 及 UCP1 表达等指标显示,FMT-HFD+GA 组 iBAT 产热功能增强,表明 GA 调节的肠道菌群可促进 iBAT 产热。
结论与讨论
本研究表明,GA 通过调节肠道菌群 - 脂肪组织轴发挥抗肥胖作用。具体机制包括抑制致胖菌 Desulfovibrio,富集有益菌,调节肠道代谢物(如琥珀酸、4-O-MeGA 等),进而上调脂肪组织中 UCP1、AdipoQ 和 AdipoR2 的表达,促进 iBAT 产热和 eWAT 脂解。粪菌移植实验证实了肠道菌群的关键作用。该研究不仅揭示了 GA 抗肥胖的新机制,也为通过调节肠道菌群防治肥胖提供了理论依据和潜在靶点,为开发基于 GA 的抗肥胖膳食干预策略奠定了基础。