《Biochemical Pharmacology》：Modulation of the gut microbiota by Lacticaseibacillus paracasei reduces adipogenesis and metabolic dysregulation in high-fat diet-induced obese mice
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对基于菌群疗法的日益浓厚的兴趣使益生菌成为管理肥胖的有希望的候选者。本研究评估了在 murine model of high-fat diet (HFD)-induced obesity 中 Lacticaseibacillus paracasei 的作用。口
对基于菌群疗法的日益浓厚的兴趣使益生菌成为管理肥胖的有希望的候选者。本研究评估了在 murine model of high-fat diet (HFD)-induced obesity 中 Lacticaseibacillus paracasei 的作用。口服 L. paracasei 显著减少了体重增加和肥胖而不改变食物摄入，表明能量效率得到改善。Probiotic supplementation 增强了insulin sensitivity 和 glucose tolerance，如更低的 fasting glucose，insulin levels，和 HOMA-IR 所示。在分子水平上，L. paracasei 下调了 adipogenic genes (Srebf1，Pparg，Cebpa，Fabp4) 并上调了 Ucp-1，提示 white adipose tissue 的 browning 增加。Inflammatory markers (Tnf-α，Il-6，Mcp-1) 和 JNK pathway activation 减少，而insulin signaling 和 lipid metabolism 通过增加的 Glut4 和 Pparα 及 adipokines 的调节得到改善。在肝脏中，该 probiotic 减轻了 steatosis，减少了 oxidative stress，并调节了与 lipid metabolism 相关的 genes。Gut barrier integrity 得到改善，如更高的 tight junction proteins 表达，更低的 LPS levels，和减少的 Tlr4 表达所示。L. paracasei 也重塑了 gut microbiota，降低了 Bacillota/Bacteroidota 比例，并增加了有益 taxa 如 Akkermansia muciniphila 和 Lactobacillus，同时减少了 Clostridium spp.。此外，它使与肥胖相关的涉及 adipogenesis 和 inflammation 的 miRNAs 恢复正常。最后，该 probiotic 改善了 endothelial function 并减少了 vascular oxidative stress。这些结果支持 L. paracasei 作为一种有希望的用于肥胖管理的 probiotic，通过 metabolic，inflammatory，和 microbiota-mediated mechanisms 发挥作用。
肥胖是目前全球面临的最紧迫的公共卫生挑战之一，被世界卫生组织(WHO)认定为全球第五大死亡风险因素。肥胖通常伴随血脂异常、高血压、心血管疾病、2型糖尿病(T2DM)等多种并发症。从病理机制来看，肥胖不仅是脂质过度蓄积的状态，更是一种引发全身慢性低度炎症的异质性、多因素慢性疾病。在肥胖发生过程中，脂肪组织功能受损并分泌多种促炎脂肪细胞因子，导致免疫细胞招募；同时，脂肪生成过程受损以及肠道菌群失调常引发肠道通透性增加和脂多糖(LPS)易位，进一步加剧全身炎症和胰岛素抵抗。尽管目前已有抗肥胖药物，但其高昂的成本、不稳定的疗效及副作用限制了其广泛应用。因此，靶向肠道菌群的益生菌干预作为一种安全且潜在的的治疗策略备受关注。本研究旨在探讨Lacticaseibacillus paracasei CECT9458在饮食诱导的肥胖小鼠模型中的潜在有益作用，重点关注其对脂肪生成、代谢组织炎症状态以及与肠道菌群改变相关的内皮功能障碍的影响，该论文发表在《Biochemical Pharmacology》上。
在关键技术方法方面，研究人员主要使用了以下几种方法：利用3T3-L1 MBX细胞进行体外脂肪细胞分化实验以评估直接抗脂肪生成效应；采用气相色谱-质谱联用技术(GC-MS)对细菌培养基中的长链脂肪酸(LCFA)进行表征；体内研究采用了购自Charles River Laboratories的雄性C57BL/6J小鼠（分为对照组、高脂饮食组(HFD)和高脂饮食+益生菌干预组(HFD-Lp)）；通过腹腔葡萄糖耐量试验(GTT)和生化分析评估代谢参数，并使用酶联免疫吸附测定(ELISA)量化血浆细胞因子和LPS浓度；结合组织学与免疫荧光技术观察组织形态和蛋白表达；运用定量实时聚合酶链反应(RT-qPCR)和Western blot分析基因和蛋白表达；采用离体血管肌动描记术和光泽度化学发光法分别检测血管内皮舒张功能和NADPH氧化酶活性；最后通过Illumina MiSeq平台对粪便16S rRNA基因进行测序分析，结合生物信息学工具预测微生物群落功能。
在研究结果部分，具体发现如下：
L. paracasei reduces body weight gain and improves metabolic parameters in obese mice：通过动物模型体内干预研究得出，L. paracasei的口服给药在不改变总能量摄入的情况下，显著抑制了肥胖小鼠的体重增加并降低了内脏脂肪蓄积，这可能与能量效率降低有关。葡萄糖耐量和生化分析显示，该益生菌显著降低了空腹血糖、胰岛素水平及HOMA-IR指数，改善了胰岛素敏感性，同时降低了LDL/HDL比例和血浆中IL-1β、IL-6、TNF-α及leptin等促炎介质水平。
L. paracasei attenuates adipogenesis, reduces inflammation, and promotes adipose tissue browning：通过体外3T3-L1前脂肪细胞分化实验、LCFA表征以及体内脂肪组织的组织学与分子检测得出，L. paracasei培养上清液(LPCM)显著减少了脂肪细胞分化并下调了Srebf1、Pparg、Cebpa和Fabp4等成脂基因的表达，且细菌培养降低了大多数LCFA的丰度。在体内，益生菌干预逆转了附睾白色脂肪组织(WAT)的脂肪细胞肥大，降低了上述成脂标志物的mRNA及FABP4和C/EBPα的蛋白表达。同时，L. paracasei上调了热发生标记物Ucp-1的表达，提示促进了白色脂肪棕色化。此外，该干预显著降低了WAT中TNF-α、IL-6、MCP-1及Jnk-1等促炎基因的表达，上调了Glut4和Pparα，并恢复了Lep、Adipoq、Lepr和Ampk的正常表达。研究还发现，L. paracasei使脂肪组织中异常升高的多种miRNAs（如miR-146a、miR-155等）恢复正常水平，发挥表观遗传调节作用。
L. paracasei supplementation attenuates hepatic inflammation and lipid accumulation through modulation of lipid biosynthesis pathways：通过肝脏组织学和氧化应激分析得出，HFD引发了明显的肝脂质沉积和脂质过氧化（TBARS水平升高）。L. paracasei干预显著减少了肝脏内的脂滴积累和氧化应激，并下调了肝脏TNF-α、IL-6、MCP-1和Jnk-1等炎症因子的表达。同时，益生菌干预使因HFD上调的脂生成基因(Srebp1c、Fas、Acc)回落，并恢复了脂质分解代谢基因Lpl的表达，从而改善了肝脏脂质代谢稳态。
L. paracasei administration enhances intestinal barrier integrity and attenuates metabolic endotoxemia：通过结肠基因表达分析和血浆LPS检测得出，HFD降低了紧密连接相关基因(Tjp1、Ocln、Tff3)和粘蛋白相关基因(Muc1、Muc2、Muc3)的表达，导致肠道屏障受损及循环中LPS水平升高，同时上调了肝脏和脂肪组织中的Tlr4表达。L. paracasei给药不仅恢复了结肠屏障基因的表达，还显著降低了循环LPS浓度并下调了代谢组织中的Tlr4表达，缓解了代谢性内毒素血症。
L. paracasei reverts endothelial dysfunction produced by HFD：通过离体主动脉环血管舒张功能和血管氧化应激分析得出，肥胖小鼠对乙酰胆碱的内皮依赖性舒张反应受损，且血管NADPH氧化酶活性显著升高，表现出血管功能障碍和氧化应激。L. paracasei治疗不仅改善了主动脉的舒张反应，还降低了NADPH氧化酶活性及主动脉组织中促炎细胞因子Tnf-α和Il-1β的表达，起到了血管保护作用。
L. paracasei modulates and restores gut microbiota composition and functional activity：通过16S rRNA测序和生物信息学分析得出，L. paracasei改变了HFD引起的肠道菌群结构变化，提高了Observed OTUs水平，使β多样性特征完全偏离未治疗的肥胖小鼠。在属水平上，该干预显著增加了Akkermansia和Faecalibacterium等有益菌群的相对丰度。Spearman相关分析表明，Intestimonas属与Ucp-1表达呈正相关，而Alistipes、Lactococcus等菌属与脂肪生成基因呈正相关。功能预测分析显示，益生菌降低了肥胖小鼠中富集的与膜运输(如ABC转运蛋白)和细菌运动性相关的微生物途径。
在讨论部分，研究人员总结道，L. paracasei通过调节脂质代谢、抑制脂肪生成相关转录因子和改善脂肪因子分泌减轻了代谢失调。其抗炎作用通过抑制JNK和TLR4等信号通路实现，从而改善了全身代谢和血管内皮功能。此外，该益生菌通过上调紧密连接基因，改善了肠道屏障，并且重塑了肠道菌群，特别是提升了Akkermansia的丰度，这与代谢稳态的改善密切相关。尽管菌群改变与宿主代谢改善之间存在相关性，但其确切因果关系仍需进一步研究。
最后，研究结论指出，肥胖及其相关代谢疾病是全球重大公共卫生挑战。本研究证实了 L. paracasei CECT9458 具有显著的抗肥胖效应：它不仅在体外和体内抑制了脂质积累和脂肪细胞分化，还通过促进白色脂肪棕色化、降低血清胆固醇和减轻肝损伤等途径显著改善了HFD诱导的代谢紊乱。同时，L. paracasei 能够恢复肠道微生态平衡，逆转肥胖相关的菌群失调。这些发现强调了 L. paracasei CECT9458 作为一种通过调节脂质代谢和肠道菌群来预防和管理肥胖的极具前景的益生菌候选物。
