热湿处理大米通过调控血清和粪便代谢物改善小鼠口服葡萄糖耐量的机制研究

本研究首次揭示了热湿处理(HMT)大米通过调节血清和粪便代谢物改善高脂饮食(HFD)诱导的小鼠糖代谢紊乱的作用机制。研究发现HMT大米显著提高了抗性淀粉(RS)含量，改善了口服葡萄糖耐量(OGTT)，降低了血清胆固醇(CHO)和体重增长。代谢组学分析表明，HMT大米显著富集了血清中的溶血磷脂(如lysoPE和lysoPC)，并逆转了HFD诱导的氧化磷脂和胆汁酸/氨基酸衍生物等粪便代谢物的异常变化。这些代谢物的变化与空腹血糖水平显著相关，提示HMT大米可能通过调节脂质代谢和氨基酸代谢通路来改善糖代谢。

　　

热湿处理大米改善糖代谢的机制研究

1 引言
大米作为许多国家和地区的主食，其淀粉易被消化转化为葡萄糖，导致血糖升高。队列研究表明，高大米摄入量与糖尿病风险增加20%相关。热湿处理(HMT)是一种有效的物理改性方法，可增加大米中抗性淀粉(RS)的含量。RS是一种不可消化的碳水化合物，通过肠道微生物发酵产生的短链脂肪酸(尤其是丁酸盐)对改善糖代谢有益。然而，HMT大米长期喂养对血糖/血脂的影响及其作用机制尚不清楚。

2 材料与方法
2.1 HMT大米的制备
将籼稻米水分调节至25%，在110°C下加热2小时。通过X射线衍射(XRD)分析晶体结构，体外消化实验测定RS含量。

2.2 动物实验
30只C57BL/6雄性小鼠分为3组：对照组(普通饲料)、高脂饮食组(HFD，含未处理大米)和HMT大米组。喂养3个月后，测定血糖、血脂、体重和脂肪含量，并进行肝脏和结肠组织病理学检查。采用液相色谱-质谱联用技术(LC-MS)分析血清和粪便代谢物。

3 结果
3.1 HMT大米的特性
XRD显示HMT大米和未处理大米(UT大米)均具有A型结晶度。HMT大米的RS含量显著高于UT大米。体内消化实验表明，HMT大米组的血糖曲线下面积(AUC)显著低于UT大米组。

3.2 对血糖和血脂的影响
HMT大米组小鼠的OGTT AUC显著低于HFD组。HMT大米组血清总胆固醇(CHO)和高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)显著低于HFD组。

3.3 对肥胖和组织病理学的影响
HMT大米组小鼠的附睾和皮下脂肪重量略低于HFD组。油红O染色显示，HMT大米组肝脏脂肪滴面积显著小于HFD组。H&E染色表明，HMT大米减轻了HFD诱导的结肠上皮结构破坏和杯状细胞减少。

3.4 对血清和粪便代谢物的影响
主成分分析(PCA)显示三组代谢谱明显分离。HMT大米组血清中4种溶血磷脂(lysoPE和lysoPC)显著增加。HMT大米逆转了HFD诱导的12种氧化磷脂和多种胆汁酸/氨基酸衍生物的异常增加。代谢通路分析表明，HMT大米显著影响缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸的生物合成和降解通路。

3.5 代谢物与临床指标的相关性
空腹血糖与3种血清代谢物(lysoPE(24:0/0:0)等)呈负相关，与17种粪便代谢物(如氧化磷脂PG(22:5(4Z,7Z,10Z,13Z,19Z)-O(16,17)/i-18:0)和胆汁酸衍生物)呈正相关。

4 讨论
HMT大米改善糖代谢的机制可能涉及：

1. 增加血清溶血磷脂，促进胰岛素信号传导；
2. 调节支链氨基酸代谢通路；
3. 减少氧化磷脂，减轻其对β细胞的损伤；
4. 逆转胆汁酸/氨基酸衍生物的异常变化。

5 结论
HMT大米通过调节血清和粪便代谢物显著改善HFD喂养小鼠的糖代谢，为HMT在功能性主食开发中的应用提供了理论依据。