《Chemistry & Biodiversity》:Auricularia auricula-judae Peptides Modulate Lipid Metabolic Disturbances and Gut Microbiota Composition in High-Fat-Diet-Fed Mice
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高热量饮食和久坐生活方式导致全球肥胖患病率上升,构成严重公共卫生挑战。本研究探讨黑木耳(Auricularia auricula-judae)肽(AAP)对高脂饮食(HFD)诱导肥胖小鼠的抗肥胖作用及潜在分子机制。AAP干预显著抑制体重增加。在最高剂量下,AA
高热量饮食和久坐生活方式导致全球肥胖患病率上升,构成严重公共卫生挑战。本研究探讨黑木耳(Auricularia auricula-judae)肽(AAP)对高脂饮食(HFD)诱导肥胖小鼠的抗肥胖作用及潜在分子机制。AAP干预显著抑制体重增加。在最高剂量下,AAP处理小鼠终末体重比未处理HFD组低约20%。AAP降低血浆和肝脏甘油三酯(TG)和总胆固醇(TC)水平,并呈剂量依赖趋势,同时恢复肝脏和附睾白色脂肪组织组织学形态。AAP介导重塑肠道菌群组成,改善肠道稳态,减轻肝脏慢性炎症。此外,AAP显著提高粪便总胆汁酸(TBA)含量,上调肝脏脂解相关基因Cpt1、Ppar-α、Atgl和胆固醇分解代谢基因Cyp7a1的mRNA表达,从而恢复肝脏脂质代谢稳态。综上,这些发现表明AAP在肥胖小鼠中发挥有前景的抗肥胖活性,具有开发为功能食品配料的巨大潜力。
高热量饮食与久坐生活方式使肥胖成为全球公共卫生挑战。肥胖是2型糖尿病、非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)、胰岛素抵抗、高血压和心血管疾病的重要危险因素;全球肥胖人数已超过10亿,预计2030年达11.2亿,且呈年轻化趋势。减重药物长期疗效不理想并伴潜在毒性和副作用,因此需要新的营养策略。肠道菌群组成和功能稳态影响肥胖相关疾病病理生理,肥胖患者可见菌群多样性降低、结构比例改变和肠屏障功能障碍;脂多糖(LPS)进入循环可导致慢性炎症和胰岛素抵抗。靶向肠道菌群是防治肥胖的有效策略。黑木耳(Auricularia auricula-judae)是食药两用大型真菌,现代药理研究显示其抗氧化、抗肿瘤、降血脂、抗血小板聚集和保肝作用;既往研究多集中于黑木耳多糖,对黑木耳肽(AAP)研究较少。因此,本研究旨在探讨AAP对肥胖相关代谢紊乱的保护作用及机制。
研究人员以高脂饮食(HFD)诱导肥胖小鼠为模型,观察AAP对体重、血浆和肝脏生化、组织学、肠道菌群、粪便胆汁酸及肝脏脂质代谢和炎症基因表达的影响。结果显示AAP抑制体重增加,改善血脂和肝脂,恢复肝和附睾白色脂肪组织形态,重塑肠道菌群,改善肠道稳态,减轻肝脏慢性炎症,增加粪便总胆汁酸(TBA),上调Cpt1、Ppar-α、Atgl和Cyp7a1,恢复肝脏脂质代谢稳态。结论表明AAP在肥胖小鼠中具有抗肥胖活性,作为功能食品配料有潜力。
关键技术方法:动物实验所用黑木耳采自中国东北长白山地区,由Jia Tao约2019年当地采集;54只4周龄雄性ICR小鼠购自扬州大学比较医学中心。适应1周后随机分5组,每组10只:NC正常饮食、HFD高脂饮食、LAAP/MAAP/HAAP高脂饮食并每日灌胃200/400/600 mg/kg AAP,干预7周,记录摄食和体重,实验末禁食过夜、麻醉下颈椎脱臼处死。采用试剂盒测定血浆和肝脏TG、TC、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)、丙氨酸氨基转移酶(ALT)、天冬氨酸氨基转移酶(AST);肝脏和附睾白色脂肪组织行苏木精-伊红(HE)染色;肝脏RNA行实时定量PCR(qRT-PCR)检测脂代谢和炎症基因;粪便DNA行16S rRNA基因V3–V4区扩增和Illumina MiSeq测序;粪便TBA采用试剂盒测定;多组比较采用单因素方差分析(ANOVA)和Duncan事后检验。
研究结果:
3.1 氨基酸分析(Amino Acid Analysis):通过测定干燥黑木耳粉主要成分和AAP氨基酸组成,发现黑木耳粉富含膳食纤维和粗多糖、总蛋白较低;AAP中谷氨酸含量最高、半胱氨酸最低,必需氨基酸占45.44%,非必需氨基酸占54.56%,必需/非必需为0.83,符合FAO/WHO优质蛋白参考,疏水氨基酸占38.8%。
3.2 AAP减轻HFD诱导的肥胖(AAP Alleviates Obesity Caused by HFD):通过体重和摄食监测,HFD组第3周起体重显著高于其他组,末期比NC重20%;AAP补充减弱体重增加,且第5–8周治疗组与HFD组摄食无显著差异,提示体重控制不依赖抑制能量摄入。
3.3 AAP减轻血浆和肝脏脂质积累及肝损伤(AAP Alleviates Plasma and Liver Lipid Accumulation and Liver Damage):通过血浆和肝脏生化检测,HFD组血浆和肝脏TC、TG显著升高;AAP降低TG、TC,升高血浆HDL-C、降低LDL-C,呈潜在剂量依赖趋势;HFD组ALT、AST升高,AAP逆转,提示减轻肝损伤。
3.4 AAP减轻肝脏和附睾白色脂肪组织组织形态学病变(AAP Alleviates Histomorphologic Lesions of Liver and Epididymal White Adipose Tissue):通过肝外观、HE染色和附睾白色脂肪组织HE染色及脂肪指数,HFD肝呈淡黄、颗粒感,肝细胞肿胀气球样变和脂肪变性;AAP减少脂滴和病理损伤;HFD附睾脂肪细胞肥大、膜变薄,AAP抑制,附睾脂肪重量与NC无统计学差异。
3.5 AAP介导肠道菌群平衡改变(AAP Mediates Shifts in Gut Microbiota Balance):通过16S rRNA基因测序,Chao1、Observed-Species和Shannon无显著差异,Simpson在HFD显著低于NC;AAP组各指数高于NC和HFD,增加物种多样性;加权Unifrac主坐标分析(PCoA)显示HFD偏离NC,AAP趋近正常;门水平HFD增加Firmicutes、降低Bacteroidetes,AAP抑制;热图显示HFD下调Lactobacillus、Rikenella、Desulfovibrio,上调Prevotella、Alistipes、Bacteroides、Akkermansia、Allobaculum,AAP一定程度逆转。
3.6 AAP增加胆汁酸(AAP Increases Bile Acids):通过粪便TBA测定,HFD组显著低于NC,AAP不同剂量组增加粪便胆汁酸,提示增强胆固醇分解排泄和减少胆汁酸重吸收。
3.7 AAP缓解炎症(AAP Relieves Inflammation):通过肝脏Tnf-α和Il-1β表达检测,HFD与NC的Tnf-α无显著差异,HAAP显著下调Tnf-α;HFD上调Il-1β,AAP下调,提示缓解HFD触发的炎症反应。
3.8 AAP改变代谢相关信号通路以缓解NAFLD和肥胖(AAP Changes Metabolism-Related Signaling Pathways to Alleviate NAFLD and Obesity):通过肝脏脂代谢基因qRT-PCR,AAP对Srebp-1c、Acc1、Fas转录无显著影响;HFD降低Cpt1、Ppar-α、Fiaf、Atgl,AAP减弱此趋势;Hmgcr无显著变化,Cyp7a1在HFD降低,AAP增加,提示促进脂肪分解和胆固醇分解代谢。
讨论部分指出,AAP控制脂质积累、减少炎症、恢复胆汁酸代谢,并伴随肠道菌群平衡改变;AAP抑制体重增加而几乎不影响食欲,改善血浆和肝脏TG、TC、HDL-C、LDL-C,减轻肝脂肪积累和肝损伤,降低ALT、AST;组织病理证实减轻肝脂肪变性和炎症浸润,抑制附睾脂肪积累;这些结果与黑木耳多糖研究一致。HFD改变菌群结构,AAP提高菌群多样性、恢复门水平结构并改变属水平丰度,但原文强调当前数据仅显示菌群重塑与代谢改善的相关性,因未进行粪便微生物移植(FMT)或抗生素清除实验,不能确定菌群是AAP抗肥胖作用的直接原因。胆汁酸肝肠循环对肠–肝轴重要,HFD降低粪便胆汁酸,AAP恢复;HFD导致内毒素血症和慢性肝炎,AAP降低Tnf-α和Il-1β。qRT-PCR显示HFD降低Cpt1、Ppar-α、Fiaf、Atgl和Cyp7a1,AAP逆转,伴随脂质稳态改善;讨论解释CPT1为脂肪酸氧化限速酶,PPAR-α调控脂肪酸摄取和氧化,ATGL为甘油三酯脂肪酶,FIAF抑制脂蛋白脂肪酶,CYP7A1促进胆固醇转化为胆汁酸。局限性包括:实验仅在小鼠中进行,不能直接外推人类;AAP为粗酶解物,肽序列、分子量分布和关键活性成分尚不清楚;未进行FMT或抗生素清除实验,不能建立菌群因果;研究主要集中于表型和mRNA转录水平,靶蛋白表达和翻译后修饰仍需验证。未来需分离纯化AAP鉴定核心活性肽,采用离体细胞模型和人干预试验验证生物学效力和转化潜力,并研究口服AAP的药代动力学、生物利用度和体内代谢转化。
研究结论翻译:本研究探讨了AAP对HFD诱导小鼠肥胖的潜在贡献及详细机制。研究人员发现,AAP处理显著减轻肥胖小鼠体重增加和组织学损伤,增加胆汁酸含量,抑制慢性炎症,并通过调节肠道菌群平衡和改善肠道稳态调控肝脏脂质代谢相关基因转录水平。本研究确证AAP在治疗肥胖方面具有巨大潜力,并为未来临床试验提供有价值的参考。