《Food Bioscience》：Live and heat-killed
Lactiplantibacillus plantarum dy-1 alleviate glucose-induced lipid accumulation in
Caenorhabditis elegans
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摘要全球代谢疾病的患病率不断上升，对安全有效的营养干预措施的需求日益迫切，益生菌和后生元因其作为代谢健康调控剂的潜力而备受关注。本研究在一项葡萄糖诱导脂质积累的线虫（C. elegans）模型中，评估了活体和热灭活的植物乳杆菌dy-1（Lp. plantarum dy-1）的
摘要
全球代谢疾病的患病率不断上升，对安全有效的营养干预措施的需求日益迫切，益生菌和后生元因其作为代谢健康调控剂的潜力而备受关注。本研究在一项葡萄糖诱导脂质积累的线虫（C. elegans）模型中，评估了活体和热灭活的植物乳杆菌dy-1（Lp. plantarum dy-1）的效果，检测了寿命、运动能力、活性氧（ROS）水平、代谢指标、肠道微生物及关键代谢基因。两种形式均显著降低了甘油三酯（TG）水平（活体降低44.97%，热灭活降低25.13%），缓解了氧化应激，并改善了葡萄糖诱导脂质积累线虫的运动能力和肌肉形态。活体细菌进一步延长了寿命14.25%，并减少了脂褐素积累。此外，二者对脂肪沉积的影响与不同的代谢途径相关：活体细胞通过缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸生物合成及丙酮酸代谢途径发挥作用，而热灭活细胞则通过淀粉-蔗糖代谢及戊糖和葡萄糖醛酸互变途径发挥作用。这些发现证实Lp. plantarum dy-1可缓解线虫中葡萄糖诱导的代谢功能障碍。活体细胞具有更全面的健康益处，而热灭活细胞仍保留了调节脂质的活性。本研究突出了该菌株在开发针对代谢障碍的功能性食品原料方面的应用潜力，但此类应用仍需进一步验证。
引言
肥胖已成为全球性的重大公共卫生问题。高糖高脂饮食是触发肥胖及相关代谢障碍的关键因素，因其扰乱了能量平衡（Li et al., 2025; Wen et al., 2022）。这导致脂肪酸和甘油三酯（TG）等脂质在脂肪细胞、肝脏及其他组织器官中异常积累（Pan et al., 2020），进一步引发代谢综合征，包括胰岛素抵抗、血脂异常和非酒精性脂肪肝等疾病，对人类健康构成严重威胁（Martemucci et al., 2024; Sheashea et al., 2021）。因此，寻找能够减少或预防异常脂质积累的膳食干预措施具有重要的公共卫生意义。
脂肪积累调控涉及多条关键信号通路，包括由daf-2/daf-16介导的胰岛素样信号通路、固醇调节元件结合蛋白（SREBP）通路以及血清素信号通路（An et al., 2023）。这些通路通过调控参与脂质合成、分解和氧化相关基因的表达来维持脂质代谢稳态。这些通路的失调是导致脂肪过度积累的核心分子机制。因此，深入分析这些脂质代谢通路并开发针对这些通路的新型干预策略，对于缓解肥胖及相关代谢疾病至关重要。
近年来，益生菌和后生元因其在代谢调控中的作用而日益受到关注（Divsalar et al., 2025; Zhu et al., 2025）。益生菌可通过调节肠道菌群平衡、促进短链脂肪酸（SCFAs）产生以及调控脂质代谢相关基因的表达，来改善高脂饮食诱导的脂肪积累（Goyache et al., 2025; López-Almada et al., 2024）。大麦β-葡聚糖等植物来源的益生元也通过产生SCFAs对肠道菌群和脂质稳态发挥类似的调节作用（Khawar et al., 2025）。尽管益生菌具有潜在的益处，但其功效受宿主因素、配方以及储存和运输条件的限制（Ma et al., 2023; Melia et al., 2026）。与单一补充剂相比，益生菌与益生元或植物生物制剂的联合应用可实现协同的肠道调节效果（Awaluddin et al., 2025; Susanto et al., 2026）。例如，一种植物乳杆菌–Tomi-Tomi果实提取物合生元改善了肉鸡的肠道健康和生产性能（Sapsuha et al., 2025）。
此外，越来越多的研究表明，非活性微生物物质，如灭活微生物和代谢产物，同样可以调节宿主的生理功能。2021年，国际益生菌和益生元科学协会（ISAPP）将这些物质定义为"后生元"，指的是赋予宿主健康益处的非活性微生物和/或其成分的制剂（Salminen et al., 2021），其具有高稳定性、良好的安全性和有前景的降脂生物活性（Xiao et al., 2025）。例如，热灭活的屎肠球菌EF-2001可通过激活AMPK信号通路来抑制肝脏脂质合成（Lee et al., 2023），AMPK是调控脂质和碳水化合物代谢的关键能量感受器。另一条重要通路——SREBP通路，通过上调参与脂肪酸和甘油三酯合成的基因来调控从头脂质生成。AMPK和SREBP均被认为是益生菌和后生元干预的关键靶点。然而，现有的大多数研究侧重于热灭活制剂，而同一菌株的活体与热灭活形式在高糖诱导脂肪积累模型中的直接比较仍较为少见。因此，尚不清楚二者在机制、分子靶点以及对肠道微生物和代谢途径的影响方面是共有的还是存在差异的。
C. elegans是阐明营养和脂质代谢机制的理想模式生物，具有独特的优势（Xiao et al., 2021）。它生命周期短，约二到三周，繁殖迅速，遗传背景清晰。此外，其基因组与人类疾病相关基因高度保守，同源度超过65%（Wu et al., 2024; Zhou & Xu, 2024）。基因敲除和荧光标记等遗传操作可方便地进行，直接分析基因与脂质代谢之间的关联。此外，C. elegans的肠道菌群结构相对简单，且在消化、吸收和免疫调节等功能方面与人体肠道具有相似性，便于研究微生物与宿主脂质代谢之间的相互作用（Deji-Oloruntoba et al., 2025）。
我们课题组此前从中国泡菜中分离鉴定了植物乳杆菌dy-1（Lp. plantarum dy-1），用于谷物发酵。其发酵产物显示出显著的降脂活性：发酵大麦β-葡聚糖可在肠-肝轴模型中通过PPARα/ACOX-1介导的脂肪酸氧化降低分子量并增强降脂能力（Fan et al., 2023）；发酵大麦提取物可降低高脂血症肥胖成年人的体脂、内脏脂肪面积和血清脂质，并调节肠道微生物（Pan et al., 2023）。然而，这些发现主要涉及发酵产物、灭活细胞或合生元组合，而非纯化的菌株本身。因此，Lp. plantarum dy-1本身能否独立发挥调节脂质的作用仍尚不清楚。为此，本研究在葡萄糖诱导脂质积累的C. elegans模型中考察了Lp. plantarum dy-1的降脂功效。我们采用整合代谢组学、16S rDNA测序和分子生物学方法揭示其作用机制，重点关注其对脂质代谢相关基因和代谢途径的调控，以及对C. elegans肠道微生物组成的影响。本研究为Lp. plantarum dy-1在线虫中的降脂机制提供了见解，并为在更高级别模型或人体中的进一步研究奠定了基础。
章节片段
材料与试剂
Lp. plantarum dy-1菌株（CGMCC No. 6016）系我们课题组此前从中国泡菜中分离获得。C. elegans Bristol野生型菌株N2及其突变体，包括fat-5（tm420）V、fat-6（tm331）IV、fat-7（wa36）V、BX150 [fat-5:GFP]、BX115 [fat-6:GFP]、BX113 [fat-7:GFP]均购自线虫遗传中心（CGC）（美国明尼苏达州明尼阿波利斯市）。线虫正常组的饲料为大肠杆菌（E. coli）OP50。所有微生物培养基，包括
Lp. plantarum dy-1对线虫脂肪沉积表型指标的影响
本研究采用线虫模型评估了Lp. plantarum dy-1的功能活性。为评估其作为后生元制剂的潜在健康益处，将细菌细胞在75°C水浴中热灭活10分钟。不同浓度的活体和热灭活Lp. plantarum dy-1对线虫体长和体宽的影响见图S1A和B。值得注意的是，在浓度为108 cfu/mL时，无论是活体还是热灭活的Lp.
结论
本研究表明，在葡萄糖诱导脂质积累的C. elegans中，活体和热灭活的Lp. plantarum dy-1均与降低TG水平、缓解氧化应激、改善运动能力和肌肉纤维结构以及全虫细菌谱的差异相关。活体细菌还与延长寿命和减少脂褐素积累显著相关，并伴有缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸生物合成及丙酮酸代谢途径的变化，以及
CRediT作者贡献声明
肖翔：写作–审阅与编辑、监督、获取资金、概念构思。肖梅：调查、形式化分析、数据整理。何玉峰：写作–审阅与编辑、方法论、调查。余清清：方法论、形式化分析、数据整理。白娟：写作–审阅与编辑、调查、形式化分析。Ayesha Umar Chaudhary：写作–初稿、形式化分析、数据整理。李诺：写作–初稿、调查、形式化分析、数据
未引用的参考文献
Zhang et al., 2022.
数据可用性
支持本文的数据已作为补充信息（SI）的一部分包含在内。线虫相关微生物群的16S rRNA基因测序数据已存储于中国科学院国家生物信息中心/北京基因组研究所的中国国家基因组数据中心（GSA）中，登录号为CRA051443。
资金来源
国家自然科学基金（32372344）、镇江市创新能力建设规划–学科重点实验室建设（SS2024005）以及镇江市科技计划项目（GJ2024011）。
利益冲突声明
? 作者声明不存在任何已知的可能影响本文所报告工作的竞争性经济利益或个人关系。
致谢
感谢上海百树生物科技有限公司（中国上海）提供肠道菌群测序服务。同时感谢我们食品科学与工程学院的同事们在本研究过程中提供的帮助。
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