短双歧杆菌B2798通过肠-脂肪组织串扰减轻饮食诱导的肥胖

《Food Frontiers》：Bifidobacterium breve B2798 Attenuates Diet-Induced Obesity Through Gut-Adipose Crosstalk

　　

肥胖是由饮食、肠道微生物群和宿主代谢之间的复杂相互作用驱动的。在此，研究人员探讨了益生菌短双歧杆菌B2798是否能够减轻C57BL/6J小鼠中高脂饮食（HFD）诱导的代谢功能障碍。雄性小鼠接受HFD喂养12周，随后接受12周的短双歧杆菌B2798或生理盐水处理。益生菌处理显著降低了体重增加、附睾和腹股沟脂肪质量以及肝脏重量，并改善了胰岛素敏感性，但不影响葡萄糖耐量。多组学整合分析显示，短双歧杆菌B2798部分逆转了HFD诱导的肠道菌群失调，显著降低了Coriobacteriia和Deferribacteres，同时富集了Faecalibaculum rodentium。粪便代谢组学显示羟基脂肪酸（如12-羟基硬脂酸）升高以及脂质代谢途径的调节。在附睾脂肪组织中，转录组学揭示了Slc2a4和Acsm3表达恢复，基因集富集分析强调了脂肪酸氧化、产热和氧化磷酸化增强。整合的miRNA-mRNA分析确定了可能介导这些效应的调控网络。这些发现表明，短双歧杆菌B2798通过协调的肠道微生物群重塑和脂肪组织重编程来改善肥胖相关的代谢紊乱，支持其作为以微生物组为靶点的治疗策略的潜力。

**论文解读：短双歧杆菌B2798通过肠-脂肪组织串扰减轻饮食诱导的肥胖**

**研究背景与问题**
肥胖是一种慢性代谢紊乱疾病，以脂肪组织过度积累为特征，并伴随胰岛素抵抗、血脂异常、低度慢性炎症等并发症。全球肥胖率持续攀升，至2022年已有超过10亿人超重或肥胖，显著增加了2型糖尿病、非酒精性脂肪肝、心血管疾病和某些癌症的风险。尽管生活方式干预是肥胖管理的基石，但长期依从性差，药物和手术干预存在副作用和体重反弹风险，因此亟需安全、有效且可持续的治疗策略。肠道微生物群作为宿主能量代谢的核心调节因子，在肥胖发病机制中发挥关键作用。肥胖常伴随肠道菌群失调，表现为微生物多样性降低、厚壁菌门/拟杆菌门比率升高、短链脂肪酸谱改变以及促炎类群扩增。益生菌作为一种有前景的干预手段，可通过恢复菌群平衡、增强肠道屏障功能、调节胆汁酸信号等机制改善代谢。然而，不同菌株的效应和机制各异。短双歧杆菌B2798（Bifidobacterium breve B2798）最初分离自湖北恩施婴儿粪便，具有强酸和胆盐耐受性以及抗炎和抗菌特性，但其对高脂饮食（HFD）诱导的代谢功能障碍的作用尚未明确。因此，研究人员假设口服补充B. breve B2798可通过调节肠道微生物群、重塑粪便代谢组和重编程脂肪组织基因表达来减轻饮食诱导的肥胖。

**研究内容与结论**
本研究在C57BL/6J小鼠模型中验证了这一假设。雄性小鼠先接受HFD喂养12周诱导肥胖，随后随机分为HFD组（继续HFD+生理盐水）和BB组（HFD+每日灌胃2×10⁹ CFU的B. breve B2798），另设正常饲料（NC）组，持续12周。通过整合表型评估、粪便宏基因组测序、非靶向代谢组学、附睾脂肪组织转录组学（RNA-seq）和miRNA测序，以及关键代谢物的功能验证实验，研究人员发现B. breve B2798显著减轻了体重增加、附睾和腹股沟脂肪质量及肝脏重量，并改善了胰岛素敏感性（通过胰岛素耐量试验（ITT）曲线下面积（AUC）降低证实），但不影响葡萄糖耐量。多组学分析表明，B. breve B2798部分逆转了HFD诱导的肠道菌群失调，降低了Coriobacteriia和Deferribacteres的丰度，富集了Faecalibaculum rodentium；粪便代谢组中羟基脂肪酸（如12-羟基硬脂酸、2-羟基硬脂酸）水平升高，并调节了α-亚麻酸代谢、甘油磷脂代谢等脂质代谢通路；附睾脂肪组织转录组中，Slc2a4和Acsm3等基因表达恢复，基因集富集分析（GSEA）显示脂肪酸氧化、产热和氧化磷酸化通路增强；整合miRNA-mRNA分析揭示了可能介导这些效应的调控网络。进一步通过功能验证实验，确认2-羟基硬脂酸、12-羟基硬脂酸和他克莫司是B. breve B2798发挥抗肥胖效应的关键功能代谢物。这些发现支持B. breve B2798作为以微生物组为靶点的治疗策略的潜力，论文发表在《Food Frontiers》。

**主要关键技术方法**
本研究采用C57BL/6J小鼠（6周龄，雄性，购自北京华阜康生物科技公司）模型，先HFD诱导肥胖12周，随后随机分组，BB组每日灌胃2×10⁹ CFU的B. breve B2798，持续12周。关键方法包括：粪便宏基因组测序（Illumina NovaSeq 6000，MetaPhlAn2和HUMAnN2分析）；粪便非靶向代谢组学（UPLC-Orbitrap MS，XCMS处理）；附睾脂肪组织RNA-seq（DESeq2差异表达、GSEA、WGCNA）和miRNA-seq（miRDeep2）；以及关键代谢物（2-羟基硬脂酸、12-羟基硬脂酸、他克莫司）的单独灌胃验证实验（6周，每组8只小鼠）。

**研究结果**
**2.1 B. breve B2798减轻饮食诱导的肥胖并改善胰岛素耐受**
通过每周体重测量、脂肪组织和肝脏称重、口服葡萄糖耐量试验（OGTT）和ITT发现：BB组体重增加、附睾和腹股沟脂肪质量及肝脏重量显著低于HFD组；ITT中血葡萄糖下降更快，AUC显著降低，表明胰岛素敏感性改善，但OGTT无差异。

**2.2 B. breve B2798减轻HFD诱导的肠道菌群失调**
通过粪便宏基因组测序分析α多样性（Shannon和Simpson指数）和β多样性（PCoA基于Bray-Curtis距离）以及分类丰度发现：HFD组α多样性异常升高，BB组显著逆转；PCoA显示BB组位于HFD和NC组之间；HFD组中Coriobacteriia减少、Deferribacteres和Deltaproteobacteria增加，BB组部分逆转；物种水平上，BB组Faecalibaculum rodentium富集，Schaedlerella arabinophila减少。

**2.3 B. breve B2798调节HFD喂养小鼠的肠道代谢环境**
通过粪便非靶向代谢组学（PCA、PLS-DA、差异代谢物火山图和KEGG通路富集）发现：BB组与HFD组相比有15个代谢物上调、5个下调，主要为脂质和氨基酸；关键差异代谢物包括2-羟基硬脂酸、12-羟基硬脂酸和丙二酰胺；KEGG富集显示α-亚麻酸代谢、甘油磷脂代谢和亚油酸代谢等通路被调节。

**2.4 B. breve B2798诱导HFD喂养小鼠附睾脂肪组织的转录组重塑**
通过附睾脂肪组织RNA-seq（PCA、差异表达基因（DEG）分析、KEGG富集）发现：BB组转录组位于HFD和NC组之间；与HFD相比，BB组有96个基因上调、64个下调；DEG中包括Slc2a4、Acsm3、Fat3、Pck1等代谢相关基因；KEGG富集显示胰高血糖素信号、胰岛素分泌、脂肪因子信号和丙酸代谢等通路。

**2.5 基因集富集分析和miRNA介导的调控网络是B. breve B2798驱动代谢重编程的基础**
通过GSEA、WGCNA和miRNA-seq整合分析发现：BB组相对于HFD组，脂肪酸降解、脂肪酸代谢、产热和氧化磷酸化通路显著上调；WGCNA中MEbrown模块与BB处理正相关，枢纽基因CD84；差异miRNA分析显示5个miRNA在HFD中失调后经BB处理逆转；整合miRNA-mRNA预测调控网络，发现这些miRNA可能靶向与代谢相关的基因。

**2.6 鉴定和验证介导B. breve B2798抗肥胖效应的关键功能代谢物**
通过Spearman相关网络和功能验证实验发现：12-羟基硬脂酸、2-羟基硬脂酸和他克莫司与体重、附睾脂肪和肝脏重量负相关，并在BB组中显著升高；单独灌胃实验显示，2-羟基硬脂酸降低体重，12-羟基硬脂酸改善脂肪组织形态（H&E染色显示细胞变小、均匀），他克莫司降低附睾脂肪质量，证实这些代谢物是功能效应分子。

**讨论与结论**
讨论部分指出，B. breve B2798选择性改善胰岛素敏感性（通过ITT而非OGTT），其作用位点主要在脂肪组织（Western blot证实p-AKT/AKT、p-AS160/AS160、p-IRS-1/IRS-1比率升高，而骨骼肌无差异）。肠道菌群变化方面，HFD诱导的α多样性升高被部分逆转，Coriobacteriia和Deferribacteres减少，后者包括产硫化氢的Desulfovibrionaceae，可损害结肠线粒体功能并促进胰岛素抵抗；Verrucomicrobiae（含Akkermansia muciniphila）有富集趋势。F. rodentium的富集可能通过调节肠道葡萄糖吸收改善血糖。粪便代谢组中羟基脂肪酸（12-羟基硬脂酸、2-羟基硬脂酸）具有抗肥胖特性，他克莫司也参与其中。转录组学显示Slc2a4（GLUT4）和Acsm3表达恢复，GSEA揭示脂肪酸氧化、产热和氧化磷酸化通路激活，表明B. breve B2798重新激活了被HFD抑制的线粒体能量消耗途径。miRNA-mRNA整合分析提示存在转录后调控机制。研究优势在于多组学框架和功能验证，但局限性包括仅在雄性小鼠中进行、缺乏肝脏组织学评估、未进行血浆代谢组学、因果关系需无菌或粪菌移植实验证实。
研究结论翻译如下：
总之，短双歧杆菌B2798通过多层级机制改善HFD诱导的代谢功能障碍，包括选择性调节促炎和有益肠道类群、升高抗脂质生成的羟基脂肪酸、以及重新激活脂肪组织中促线粒体和胰岛素增敏的转录通路。这些发现不仅推进了对益生菌在肥胖中作用机制的理解，而且将短双歧杆菌B2798定位为针对代谢综合征的微生物组靶向策略的有前景候选菌株。