鼠李糖乳杆菌HF01后生元通过重编程肠道微生物色氨酸代谢协调肠肝屏障-胰岛素信号轴改善高脂饮食诱导的代谢紊乱

本研究针对高脂饮食（HFD）引发的肠道菌群失调、肠屏障损伤及胰岛素抵抗问题，通过鼠李糖乳杆菌HF01后生元（CFS）干预，发现其能抑制促炎菌属（如Bacteroides）、富集有益菌（如Muribaculum），驱动色氨酸代谢重编程（提升IAA/5-HIAA、降低5-HT），增强紧密连接蛋白表达并激活IRS/PI3K/Akt通路，为代谢疾病干预提供新型微生物-代谢轴靶向策略。

　　

研究背景与意义
现代饮食结构中高脂饮食（HFD）的普及与肥胖、胰岛素抵抗等代谢疾病密切相关。这类疾病的核心机制涉及肠道菌群失调引发的"肠漏"现象——肠道屏障完整性破坏后，脂多糖（LPS）通过门静脉循环进入肝脏，触发炎症级联反应并干扰胰岛素信号传导。传统益生菌疗法虽能调节菌群，但存在活菌稳定性差、易移位等局限。后生元（Postbiotics）作为灭活微生物及其代谢产物的制剂，以其成分明确、稳定性高的优势成为研究热点。

研究设计与方法
哈尔滨工业大学团队在《Current Research in Food Science》发表研究，采用高脂饮食诱导的C57BL/6J小鼠模型，通过12周鼠李糖乳杆菌HF01后生元（CFS）干预，结合16S rRNA测序分析菌群结构、非靶向代谢组学检测肠道代谢物变化，并运用qPCR、Western blot等技术评估肠屏障功能（Occludin/Claudin/ZO-1）和肝脏IRS/PI3K/Akt信号通路活性。

研究结果
3.1 CFS缓解肥胖表型
CFS干预显著降低HFD小鼠体重增长（较模型组减少3.02倍）、内脏脂肪积累及血清TC/TG/FFAs水平，提示其改善脂质代谢紊乱的作用。

3.2 改善胰岛素敏感性
口服糖耐量试验（OGTT）显示CFS组血糖曲线下面积（AUC）降低54.3%，血清GLP-1水平回升，HOMA-IR指数显著改善，证实其逆转胰岛素抵抗的效应。

3.3 肠道屏障修复机制
H&E染色显示CFS组结肠黏膜完整性恢复，qPCR检测发现促炎因子（TNF-α/IL-6/NLRP3）mRNA表达下调，而紧密连接蛋白（Occludin/Claudin-1/ZO-1）表达提升1.3-1.4倍，免疫荧光验证蛋白定位增强。

3.4 肝脏糖代谢调控
Western blot揭示CFS组p-Akt/Akt、p-PI3K/PI3K比值升高28.1%-22.3%，同时p-GSK3β/GSK3β下调26.1%，表明IRS/PI3K/Akt通路再激活促进糖原合成。

3.5-3.6 菌群-代谢轴重塑
16S测序发现CFS富集Muribaculum（产SCFAs菌）和Ruminococcaceae（色氨酸代谢菌），抑制Bacteroides等LPS产生菌。代谢组学显示色氨酸代谢产物IAA、5-HIAA水平提升2倍以上，5-HT降低，相关代谢物与肠屏障功能呈强相关性（p<0.01）。

讨论与创新价值
该研究首次阐明HF01后生元通过"菌群-色氨酸代谢-肠肝轴"三维调控网络改善代谢紊乱的机制：

1. 微生物生态调控：CFS重构菌群平衡，抑制Bacteroides等促炎菌，促进Muribaculum等有益菌增殖，优化代谢微环境。
2. 代谢重编程：色氨酸代谢产物IAA通过AhR受体增强紧密连接，5-HIAA激活TSC2/mTORC1通路，协同阻断LPS-TLR4/NF-κB炎症信号。
3. 跨器官信号传递：肠道来源的TA通过门静脉激活肝脏IRS1酪氨酸磷酸化，逆转HFD诱导的Ser307过度磷酸化，恢复PI3K/Akt信号流。

这项研究为代谢疾病干预提供了新型后生元靶向策略，其非活菌制剂的特性规避了传统益生菌的临床应用风险，同时通过多靶点调控网络实现"代谢-免疫"双重改善，具有重要转化价值。