乳酸菌HF01通过短链脂肪酸-肠脑轴调控PYY介导的食欲控制及肥胖缓解机制研究

本研究针对高脂饮食诱发的肥胖及代谢紊乱问题，从传统发酵乳制品Qula中分离出益生菌株Lacticaseibacillus rhamnosus HF01，通过动物实验和分子机制研究揭示了其通过激活肠道L细胞分泌PYY（肽YY），调控下丘脑NPY/POMC神经元通路，并重塑产短链脂肪酸（SCFA）菌群（如Akkermansia、Allobaculum等）的协同作用机制。该研究为靶向肠脑轴的肥胖干预提供了新策略，成果发表于《Journal of Dairy Science》。

　　

研究背景与意义
肥胖已成为全球公共卫生危机，高脂饮食导致的代谢紊乱与肠道菌群失调密切相关。传统观点认为，减肥需依赖饮食控制和运动，但长期依从性差。近年来，肠脑轴（gut-brain axis）调控机制备受关注，尤其是肠道激素肽YY（PYY）和短链脂肪酸（SCFA）如何通过神经信号影响食欲。然而，具有明确菌株特异性的益生菌干预机制仍待深入。来自中国青海的传统发酵乳制品Qula，因其富含独特乳酸菌资源，为挖掘功能性益生菌提供了可能。

研究机构与核心发现
哈尔滨工业大学的研究团队从Qula中分离出Lacticaseibacillus rhamnosus HF01（保藏号CCTCC NO.M20211319），通过12周高脂饮食小鼠模型，结合转录组学、16S rRNA测序和GC-MS技术，首次阐明该菌株通过“SCFA-GPR41/43-PYY”轴调控下丘脑NPY（神经肽Y）/POMC（前阿黑皮素原）神经元通路，实现减重19.29%的效果。相关成果发表于《Journal of Dairy Science》。

关键技术方法
研究采用C57BL/6J小鼠分为正常饮食（ND）、高脂饮食（HFD）和HF01干预组（10⁹
CFU/100g BW）。通过ELISA检测血清指标，H&E染色观察脂肪组织病理，RNA-seq分析下丘脑转录组，16S rRNA测序解析肠道菌群，GC-MS定量SCFA，并结合STC-1细胞模型验证PYY分泌机制。

研究结果

1. HF01对体重和摄食量的影响
HF01组小鼠体重较HFD组降低19.29%（P < 0.05），食物摄入量显著减少（图1D）。血清TC、TG、LDL-C水平下降，HDL-C升高（图2C-F），脂肪细胞体积缩小61.81%（图2G）。

2. 下丘脑转录组调控机制
RNA-seq发现HF01组与ND组基因表达谱相似，而HFD组显著差异。HF01特异性下调神经活性配体-受体通路（如NPY、POMC、PYY基因），其中POMC表达上调2.1倍，NPY下调1.8倍（图3F-G）。

3. PYY介导的肠脑轴激活
HF01直接刺激肠道L细胞使PYY分泌增加3.24倍（图4F），血清PYY水平提升，结肠PYY mRNA表达升高（图4C-D）。荧光标记显示菌株在肠道定植长达24小时（图4G）。

4. 菌群-SCFA-PYY协同作用
HF01降低Firmicutes/Bacteroidetes比值，富集Akkermansia（+3.5倍）、Allobaculum（+2.8倍）等产SCFA菌（图5E）。丙酸、丁酸、异丁酸和异戊酸水平显著升高（图6C），其中丁酸与Allobaculum（r=0.66）、异丁酸与Candidatus_Saccharimonas（r=0.69）强相关（图7B-D）。GPR41/43受体表达上调（图7E-F）。

结论与意义
该研究首次揭示L. rhamnosus HF01通过三重机制抗肥胖：（1）直接激活肠道L细胞分泌PYY；（2）重塑产SCFA菌群（如Akkermansia、Muribaculaceae）提升丁酸/异丁酸水平；（3）通过GPR41/43-PYY-NPY/Y2R通路抑制食欲。其创新性在于阐明菌株特异性调控肠脑轴的具体分子路径，为开发靶向微生物群的抗肥胖疗法提供理论依据。传统发酵食品的微生物资源挖掘，也为功能性益生菌开发开辟了新方向。