《Food Science & Nutrition》：D-Psicose Attenuates Hepatic Steatosis and Inflammatory Injury in HFD/STZ-Induced T2DM Mice and Is Associated With Alterations in Gut Microbiota, Tryptophan Metabolism, and Hepatic AhR-Related Signaling
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D-阿洛酮糖是一种稀有糖，已有报道显示其具有代谢益处，但其对糖尿病相关肝脏异常及相关肠-肝变化的影响仍不明确。本研究在高脂饮食联合链脲佐菌素诱导的2型糖尿病小鼠中评估了D-阿洛酮糖的效果。研究人员通过血清生化指标、肝脏组织学、炎性细胞因子测量、肠道屏障评估、肝
D-阿洛酮糖是一种稀有糖，已有报道显示其具有代谢益处，但其对糖尿病相关肝脏异常及相关肠-肝变化的影响仍不明确。本研究在高脂饮食联合链脲佐菌素诱导的2型糖尿病小鼠中评估了D-阿洛酮糖的效果。研究人员通过血清生化指标、肝脏组织学、炎性细胞因子测量、肠道屏障评估、肝脏分子分析、16S rRNA基因测序、色氨酸代谢物的靶向定量以及非靶向血清代谢组学，评估了低剂量和高剂量D-阿洛酮糖干预的效果。与未治疗的糖尿病小鼠相比，D-阿洛酮糖治疗组小鼠的血清脂质谱得到改善，丙氨酸氨基转移酶（ALT）和天冬氨酸氨基转移酶（AST）活性降低，循环炎性细胞因子减少，肝脏脂质沉积减轻。D-阿洛酮糖治疗还伴随着肠道形态改善、闭锁小带蛋白-1（ZO-1）和闭合蛋白（Occludin）表达增加，以及循环脂多糖浓度降低。在高剂量组中，肠道微生物群落组成与未治疗的糖尿病小鼠不同，阿克曼氏菌属（Akkermansia）和乳杆菌属（Lactobacillus）的相对丰度增加。同时，D-阿洛酮糖治疗与血清色氨酸和吲哚-3-丙酸浓度升高、犬尿氨酸浓度和犬尿氨酸/色氨酸比值降低、肝脏色氨酸-2,3-双加氧酶（TDO2）表达降低、芳香烃受体（AhR）表达升高以及核因子-κB p65（NF-κB p65）磷酸化水平降低相关。总体而言，D-阿洛酮糖改善了糖尿病小鼠的代谢和肝脏相关异常，并与肠道屏障相关指标、肠道微生物组成、色氨酸代谢物以及肝脏AhR/NF-κB相关标志物的协同变化有关。由于未进行微生物群导向和AhR靶向的干预实验，这些观察结果仍属于关联性发现，并未证明存在因果性的肠道菌群-色氨酸-AhR机制。此外，由于这些观察结果仅来自单一的HFD/STZ诱导小鼠模型，其与人类T2DM相关代谢功能障碍相关脂肪性肝病异质性和自然病程的相关性需要在其他临床前模型和临床研究中进一步确认。
研究背景与目的
代谢功能障碍相关脂肪性肝病是2型糖尿病患者中极为常见但易被忽视的并发症，其病理特征包括肝脏脂肪堆积、炎症和纤维化，若不加干预可能进展为脂肪性肝炎甚至肝硬化。现有流行病学数据显示，MASLD在糖尿病患者中的发病率超过糖尿病肾病，但由于早期常无症状而漏诊率高。D-阿洛酮糖作为一种低热量的果糖差向异构体，既往研究表明其对餐后血糖反应和代谢指标有一定影响，并在动物实验中显示出调节肝脏脂质代谢、胰岛素抵抗、氧化应激和炎症状态的潜力。然而，D-阿洛酮糖对糖尿病相关肝脏异常的具体作用及其背后的肠-肝轴机制尚不清楚。为此，研究人员采用高脂饮食联合低剂量链脲佐菌素诱导的2型糖尿病小鼠模型，旨在系统评估D-阿洛酮糖干预对肝脏表型、肠道屏障功能、肠道菌群组成、循环色氨酸代谢物以及肝脏信号通路的影响，并探讨这些变化之间的潜在关联。
主要技术方法
研究人员将8周龄雄性C57BL/6J小鼠适应性饲养1周后随机分为正常对照组和糖尿病诱导组。糖尿病诱导组先给予含60%脂肪的高脂饲料喂养4周，随后连续5天腹腔注射链脲佐菌素诱导高血糖。造模成功后，糖尿病小鼠被随机分为未治疗T2DM组、低剂量D-阿洛酮糖组和高剂量D-阿洛酮糖组，每组6只。D-阿洛酮糖分别以2.5%和5.0%的浓度通过饮水给药12周。研究采用了多种关键技术方法：通过血清生化分析检测血脂和肝损伤标志物；通过苏木精-伊红染色和油红O染色评估肝脏组织病理学和脂质沉积；通过免疫组织化学染色检测肠道紧密连接蛋白ZO-1和Occludin的表达；通过实时荧光定量PCR和蛋白质印迹法检测肝脏关键基因和蛋白表达；通过对结肠内容物进行16S rRNA基因V3-V4区扩增子测序分析肠道菌群组成；通过超高效液相色谱-串联质谱法定量检测血清色氨酸及其代谢物；通过超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱法进行非靶向血清代谢组学分析。
研究结果
3.1 D-阿洛酮糖对体重和肝脏形态的影响
与正常对照组相比，T2DM组小鼠随疾病进展出现持续性体重下降，而D-阿洛酮糖干预有效遏制了这种体重减轻，高剂量组尤为显著。大体观察显示T2DM组肝脏肿大苍白，镜下可见肝细胞气球样变和空泡化，油红O染色证实大量中性脂质积聚。D-阿洛酮糖处理呈剂量依赖性地逆转了上述病理改变，高剂量组肝脏外观和组织结构接近正常对照组。
3.2 血脂谱和炎症状态的改善
血清生化检测表明，与T2DM组相比，D-阿洛酮糖处理组的总胆固醇、甘油三酯和低密度脂蛋白胆固醇水平降低，高密度脂蛋白胆固醇水平升高，同时丙氨酸氨基转移酶和天冬氨酸氨基转移酶活性下降。此外，D-阿洛酮糖干预显著降低了循环肿瘤坏死因子-α、白细胞介素-6和白细胞介素-1β的水平，其中高剂量组效果更为明显。
3.3 D-阿洛酮糖对T2DM小鼠肝脏关键基因和蛋白表达的影响
实时荧光定量PCR结果显示，与正常对照组相比，T2DM组肝脏中色氨酸-2,3-双加氧酶的mRNA表达显著升高，而芳香烃受体的表达显著降低。D-阿洛酮糖干预逆转了这一趋势，下调了TDO2表达并恢复了AhR表达。在脂质代谢方面，D-阿洛酮糖显著下调了固醇调节元件结合蛋白-1c和脂肪酸合酶等新生脂肪生成相关基因的表达，同时上调了过氧化物酶体增殖物激活受体α这一脂肪酸β氧化关键基因的表达。在炎症方面，D-阿洛酮糖显著抑制了肿瘤坏死因子-α、白细胞介素-6和核因子-κB p65的转录水平。在抗氧化方面，D-阿洛酮糖上调了超氧化物歧化酶1和谷胱甘肽过氧化物酶1的mRNA表达。在抗纤维化方面，D-阿洛酮糖下调了I型胶原蛋白α1链和转化生长因子-β1的表达。蛋白质印迹分析进一步证实，D-阿洛酮糖处理恢复了肝脏AhR蛋白水平，并显著降低了NF-κB p65的磷酸化比例。
3.4 D-阿洛酮糖逆转T2DM小鼠色氨酸-犬尿氨酸代谢紊乱
靶向代谢物定量分析显示，与正常对照组相比，T2DM组血清色氨酸和吲哚-3-丙酸水平显著降低，犬尿氨酸水平和犬尿氨酸/色氨酸比值显著升高。D-阿洛酮糖干预后，色氨酸和IPA水平回升，犬尿氨酸水平和Kyn/Trp比值下降，高剂量组效果更优，部分指标恢复至接近正常水平。
3.5 D-阿洛酮糖减轻T2DM小鼠肠道屏障功能障碍并重建紧密连接完整性
肠道组织学检查显示，T2DM组肠绒毛萎缩、排列紊乱，上皮局部脱落。免疫组织化学染色表明T2DM组ZO-1和Occludin的阳性信号减弱且不连续。D-阿洛酮糖处理有效恢复了肠绒毛结构和紧密连接蛋白的表达，高剂量组效果接近正常对照组。相应地，T2DM组血清脂多糖浓度显著升高，而D-阿洛酮糖呈剂量依赖性地降低了LPS水平。
3.6 D-阿洛酮糖对T2DM小鼠肠道菌群组成的改变
16S rRNA基因测序分析显示，各组间菌群α多样性和β多样性存在差异。在门水平上，T2DM组表现为厚壁菌门/拟杆菌门比率失衡和变形菌门扩张，D-阿洛酮糖干预后这些分类学失衡得到缓解。在属水平上，与T2DM组相比，D-阿洛酮糖处理组的阿克曼氏菌属、乳杆菌属、栖乳酸杆菌属、黏液乳杆菌属、拟普雷沃菌属和鼠杆菌属相对丰度升高，而另枝菌属、副杆菌属、厌氧棍状菌属、螺杆菌属和萨特氏菌属相对丰度降低。
3.7 D-阿洛酮糖对T2DM小鼠血清代谢组学特征的改变
非靶向血清代谢组学分析显示，主成分分析和正交偏最小二乘判别分析均表明三组间血清代谢谱存在分离。京都基因与基因组百科全书注释显示差异代谢物富集于生物素代谢、类固醇激素生物合成、半胱氨酸和蛋氨酸代谢、抗坏血酸和醛酸代谢、花生四烯酸代谢以及嘌呤代谢等通路。
讨论与结论
讨论部分指出，本研究表明D-阿洛酮糖在HFD/STZ诱导的T2DM小鼠中表现出显著的肝脏保护、降脂和抗炎作用，这与以往关于稀有糖改善代谢紊乱的研究一致。从分子机制看，D-阿洛酮糖不仅通过下调SREBP-1c和FASN抑制肝脏脂肪合成，还通过上调PPARα促进脂肪酸氧化，呈现“增加消耗、减少摄入”的双重调控模式。在抗炎方面，D-阿洛酮糖显著抑制了肝脏NF-κB信号通路的磷酸化激活，从而减少下游促炎细胞因子的释放。研究同时观察到D-阿洛酮糖处理后肠道屏障指标、肠道菌群组成、循环色氨酸代谢物和肝脏炎症信号之间存在协同变化，包括阿克曼氏菌属和乳杆菌属相对丰度增加、肠道形态改善、紧密连接蛋白表达增强、血清LPS降低、IPA升高、Kyn和Kyn/Trp比值降低，以及肝脏TDO2表达下降、AhR表达升高、NF-κB p65磷酸化减少。然而，由于未进行粪菌移植、菌群清除、无菌动物实验或AhR药理学干预等因果验证实验，这些观察结果应被视为治疗相关的协同发现而非因果证据。
研究结论为：在伴有肝脏脂肪变性和炎症损伤的HFD/STZ诱导T2DM小鼠中，D-阿洛酮糖治疗与血清转氨酶活性降低、肝脏脂肪变性和炎症组织学改变减轻、以及更有利的血脂和炎症谱相关。这些变化与肠道屏障相关指标、肠道微生物组成、循环色氨酸代谢物、肝脏TDO2和AhR表达以及NF-κB p65磷酸化的改变同步发生。该发现并未建立因果性的肠道菌群-色氨酸-AhR机制。由于HFD/STZ模型不能完全再现人类T2DM相关MASLD的异质性和自然病程，因此这些结果不应直接外推至患者。
