解淀粉芽孢杆菌F7细胞壁成分（PGN、LTA、WCW）改善大口黑鲈高淀粉饮食诱导的糖脂代谢紊乱与肝损伤机制研究

本研究发现解淀粉芽孢杆菌F7的细胞壁成分（肽聚糖PGN、脂磷壁酸LTA及全细胞壁WCW）能显著缓解大口黑鲈（Micropterus salmoides）高淀粉饮食（HS）引发的生长抑制与代谢紊乱。通过调控胰岛素和FXR/SHP信号通路，这些成分有效改善糖原合成（降低肝糖原含量）、脂质代谢（降低血清TC/TG水平）和肝脏健康（减少脂滴和炎症），其中PGN效果最优。该研究为鱼类代谢疾病防治提供了新型后生元（postbiotics）治疗策略。

　　

Highlight

细胞壁成分对大口黑鲈生长性能的影响

肉食性鱼类通常利用膳食碳水化合物的能力较差，主要归因于其缓慢的葡萄糖清除率和低肠道葡萄糖摄入量（Kamalam等，2017）。长期摄入高淀粉（HS）饮食可诱导代谢紊乱并损害肝脏健康，最终导致鱼类生长迟缓（Liu等，2024；Bai等，2023；Shi等，2022）。本研究中，饲喂HS饮食的大口黑鲈也表现出明显的生长迟缓，最终体重（FBW）和增重率（WGR）降低。然而，通过补充PGN、LTA和WCW，这些生长参数得到显著逆转，表明这些细胞壁成分有效缓解了HS饮食引起的生长抑制。

细胞壁成分对糖代谢的影响

如图1所示，与LS组相比，HS组的血清葡萄糖含量、肝糖原含量和肌糖原含量显著升高（P < 0.05），而PGN、LTA和WCW补充组这些参数显著降低（P < 0.05）。在葡萄糖代谢酶方面，HS组肝葡萄糖激酶（GK）和丙酮酸激酶（PK）活性显著高于LS组（P < 0.05），而磷酸烯醇丙酮酸羧激酶（PEPCK）和葡萄糖-6-磷酸酶（G6Pase）活性显著降低（P < 0.05）。补充PGN、LTA和WCW后，GK和PK活性显著降低，而PEPCK和G6Pase活性显著升高（P < 0.05）。这些结果表明，PGN、LTA和WCW通过抑制糖酵解和促进糖异生，有效改善了HS饮食引起的糖代谢紊乱。

细胞壁成分对脂质代谢的影响

如图2所示，与LS组相比，HS组的血清总胆固醇（TC）、甘油三酯（TG）、低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）含量以及肝和肌肉脂肪含量显著升高（P < 0.05），而高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）含量显著降低（P < 0.05）。补充PGN、LTA和WCW后，这些脂质参数得到显著改善（P < 0.05）。在脂代谢酶方面，HS组肝脂肪酸合成酶（FAS）和乙酰辅酶A羧化酶（ACC）活性显著升高（P < 0.05），而激素敏感脂酶（HSL）和脂蛋白脂酶（LPL）活性显著降低（P < 0.05）。补充PGN、LTA和WCW后，FAS和ACC活性显著降低，而HSL和LPL活性显著升高（P < 0.05）。这些结果表明，这些细胞壁成分通过抑制脂肪合成和促进脂肪分解，有效改善了脂质代谢。

细胞壁成分对胰岛素和FXR/SHP信号通路的影响

如图3所示，与LS组相比，HS组的胰岛素受体（IR）、胰岛素受体底物1（IRS1）、蛋白激酶B（Akt2）和法尼醇X受体（FXR）的mRNA表达水平显著降低（P < 0.05），而小异二聚体伴侣（SHP）的mRNA表达水平显著升高（P < 0.05）。补充PGN、LTA和WCW后，IR、IRS1、Akt2和FXR的mRNA表达水平显著升高，而SHP的mRNA表达水平显著降低（P < 0.05）。这些结果表明，这些细胞壁成分通过激活胰岛素和FXR/SHP信号通路，参与调节糖脂代谢。

细胞壁成分对肝脏健康的影响

如图4所示，HS组肝脏功能指标（血清谷丙转氨酶ALT和谷草转氨酶AST活性）和炎症指标（肿瘤坏死因子-α TNF-α、白细胞介素-1β IL-1β和白细胞介素-6 IL-6的mRNA表达水平）显著升高（P < 0.05），而抗氧化指标（超氧化物歧化酶SOD和过氧化氢酶CAT活性）显著降低（P < 0.05）。补充PGN、LTA和WCW后，这些参数得到显著改善（P < 0.05）。肝脏组织学分析显示，HS组肝细胞空泡化和脂滴数量显著增加，而补充这些成分后，这些病理变化显著减轻。这些结果表明，PGN、LTA和WCW通过改善肝功能、减少炎症和氧化应激，增强了肝脏健康。

Conclusion

B. altitudinis F7的PGN、LTA和WCW促进了HS饮食喂养的大口黑鲈的糖脂代谢、生长性能和肝脏健康，其中PGN具有最佳潜力。本研究为胰岛素和FXR/SHP信号通路参与PGN、LTA和WCW调节鱼类糖脂代谢提供了新的见解。此外，这是首次证明B. altitudinis F7的PGN、LTA和WCW可能成为治疗鱼类高淀粉饮食引起的代谢疾病的有前景的新型治疗性后生元。