《Journal of Functional Foods》：Cold-brewed hawthorn juice ameliorates high-fat diet-induced obesity in mice by regulating gut microbiota and lipid metabolism
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肥胖是一种与肠道菌群和脂质代谢密切相关的慢性复杂疾病。山楂是一种具有功能营养价值的果实，已知有助于消化和缓解食积；然而，其抗肥胖机制尚不明确。本研究利用高脂饮食（HFD）建立小鼠肥胖模型，以探究冷泡山楂汁（HAW）的功能效应。关键评估指标包括体重增加、葡萄糖与
肥胖是一种与肠道菌群和脂质代谢密切相关的慢性复杂疾病。山楂是一种具有功能营养价值的果实，已知有助于消化和缓解食积；然而，其抗肥胖机制尚不明确。本研究利用高脂饮食（HFD）建立小鼠肥胖模型，以探究冷泡山楂汁（HAW）的功能效应。关键评估指标包括体重增加、葡萄糖与能量代谢、脂质稳态、肝脏脂质沉积、肠道菌群多样性以及粪便菌群移植（FMT）的作用。结果表明，HAW干预显著降低了HFD诱导的体重增加和脂肪质量百分比；改善了葡萄糖耐量和胰岛素敏感性；增加了耗氧量和产热；缓解了脂质代谢紊乱；在脂肪组织和肝脏组织中抑制脂肪生成的同时增强了脂质氧化；并促进了棕色脂肪组织（BAT）和腹股沟白色脂肪组织（ingWAT）的产热作用。此外，16S rDNA和代谢组学分析表明，HAW显著降低了肠道菌群中厚壁菌门/拟杆菌门（F/B）比值，并调节了血清代谢物，包括(+)-落叶松脂素（(+)-lariciresinol）、补骨脂查尔酮（Bavachin）、冬凌草甲素（Ponicidin）和4-羟基咕吨酮（4-Hydroxycordoin），从而缓解了肥胖的发生与发展。随后的FMT分析证实了HAW通过调节Acetatifactor、Odoribacter和Alistipes的丰度，在改善HFD诱导的肥胖中具有显著功能作用。总之，HAW通过调节肠道菌群和脂质代谢，抑制脂肪组织肥大并改善肝脏脂质代谢紊乱，从而有效改善小鼠HFD诱导的肥胖。这些发现为日常功能性水果膳食干预和肥胖人群的健康管理提供了系统的科学依据。
论文解读
**研究背景与意义**
肥胖已成为全球性的重大公共卫生问题，是2型糖尿病、胰岛素抵抗、血脂异常及代谢相关脂肪性肝病（MAFLD）等多种全身性代谢紊乱的重要危险因素。肥胖的主要特征是脂肪组织 mass 的增加，这与脂肪细胞肥大和增生密切相关。白色脂肪组织（WAT）不仅是储存甘油三酯以维持机体代谢平衡的重要器官，也是一个活跃的内分泌器官，通过分泌细胞因子和激素调节食物摄入、代谢和胰岛素敏感性。此外，一种表达解偶联蛋白1（UCP1）的产热脂肪细胞——即"米色"或"BRITE"脂肪细胞，主要存在于腹股沟白色脂肪组织（ingWAT）中，在冷暴露或多种肾上腺素能药物、激素和肽类因子刺激下，表现出非战栗适应性产热的特征，通过耗散化学能产生热量。棕色脂肪组织（BAT）则通过氧化甘油三酯水解产生的游离脂肪酸来产热，从而有助于脂质代谢过程中的能量消耗。因此，调节脂质代谢是减少肥胖及相关代谢疾病的重要策略。
肝脏是脂质代谢的重要器官，肝脏中脂质合成、储存、转运和氧化代谢的失衡可导致肝脏脂肪变性，最终发展为MAFLD。近年来，越来越多的研究表明肠道菌群的多样性与肥胖及肥胖相关代谢疾病的发生发展密切相关。长期高脂饮食诱导肠道菌群组成发生显著变化，在门水平上导致拟杆菌门减少和厚壁菌门增加，从而升高厚壁菌门/拟杆菌门（F/B）比值——该比值被认为参与肥胖的发病机制——并加速肥胖的发生与发展。粪便菌群移植（FMT）作为一种肥胖治疗策略，通过利用肠道菌群的功能多样性，恢复被破坏的肠道微生态平衡，在改善肥胖及相关代谢疾病方面发挥功能作用。
山楂是山楂（Crataegus pinnatifida Bge. var. major N. E. Br.）或山楂（Crataegus pinnatifida Bge.）的干燥成熟果实，富含氨基酸、蛋白质、碳水化合物、矿物质和维生素等营养物质，含有丰富的山楂酸、黄酮类和三萜类等植物化学成分，具有缓解高脂血症、降低血糖和减轻炎症等特性。然而，新鲜山楂汁对高脂饮食诱导肥胖的整体功能效应及其机制尚不完全清楚。本研究旨在评估新鲜山楂汁对HFD诱导肥胖的整体功能效应，并探究其潜在的肠道菌群和代谢物机制。
**研究技术与方法**
研究人员利用新鲜山楂果实制备冷泡山楂汁（HAW），采用高脂饮食（HFD，60% kcal脂肪）诱导C57BL/6J雄性小鼠肥胖模型，随机分为对照组（Con）、HFD组、HFD+低剂量HAW组（HAW-L）和HFD+高剂量HAW组（HAW-H），连续8周灌胃干预。通过双能X射线吸收测定法（DXA）评估身体成分；运用代谢监测系统（CLAMS）检测耗氧量（VO?）、二氧化碳产生量（VCO?）、呼吸商（RER）和产热量；通过口服葡萄糖耐量试验（OGTT）和胰岛素耐量试验（ITT）评估糖代谢；采用苏木精-伊红（H&E）染色和油红O染色进行组织学分析；生化试剂盒检测血清和肝脏脂质、转氨酶和氧化应激指标；实时荧光定量PCR（RT-qPCR）和免疫印迹（Western blot）检测基因和蛋白表达；16S rRNA基因测序分析肠道菌群组成；液相色谱-串联质谱（LC-MS）非靶向代谢组学分析血清代谢物；并通过FMT实验验证菌群的功能因果性。
**研究结果**
**3.1 HAW改善HFD诱导的小鼠肥胖及相关代谢异常**
与Con组相比，HFD组小鼠体重随时间持续显著增加，最终体重增加量明显升高，X射线扫描显示小鼠面积、组织面积、脂肪面积和脂肪组织百分比显著增加。HAW干预显著逆转了这些表型。OGTT和ITT显示HFD组小鼠表现出明显的葡萄糖不耐受和胰岛素抵抗，HAW干预显著降低了血糖和曲线下面积（AUC）。代谢笼分析显示在25°C和10°C下，HFD喂养降低了VO?和VCO?，破坏了RER并减少了产热量，而HAW干预显著增加了总VO?和产热量。此外，HFD组血清和肝脏中TG、TC、LDL-C、NEFA、MDA、ALT和AST水平显著升高，HDL-C水平和SOD活性降低，HAW干预显著逆转了这些异常。
**3.2 HAW抑制HFD诱导的小鼠WAT肥大**
大体形态观察显示HFD喂养显著增加了asWAT、ingWAT、rWAT和pgWAT脂肪垫的大小，HAW干预显著减少了脂肪组织体积。H&E染色显示HFD诱导所有WAT部位出现明显的脂肪细胞肥大，HAW显著降低了脂肪细胞截面积。qPCR分析显示HAW干预有效逆转了HFD诱导的脂肪生成基因Dgat1和Dgat2 mRNA水平上调和脂质氧化基因Acox1和Acox3下调的模式。此外，HAW还显著上调了ingWAT中产热基因Ucp1、Pgc-1α、Prdm16、Dio2和PPARα的mRNA水平以及UCP1和PPARα的蛋白表达，增强了米色脂肪细胞的褐变，通过调节产热增加能量消耗。
**3.3 HAW抑制HFD诱导的小鼠BAT肥大**
H&E染色显示长期HFD喂养后iBAT和sBAT中脂肪细胞显著肥大，脂滴面积显著增加，HAW干预显著减少了脂质积累并抑制了脂肪细胞肥大。RT-qPCR分析显示HAW干预显著下调了脂肪生成基因Plin1、Plin4、Dgat1和Dgat2的mRNA水平，上调了脂质氧化基因Acox1和Acox3以及产热基因Ucp1、Pgc-1α、Prdm16、Dio2和PPARα的mRNA水平。Western blot分析显示HAW显著增加了iBAT和sBAT中UCP1和PPARα的蛋白表达。
**3.4 HAW改善HFD诱导的小鼠肝脏脂质积累**
HFD喂养增加了肝脏大小并导致肝脏黄变，HAW干预显著改善了这些变化。Western blot分析显示HFD显著增加了肝脏中HK2、SREBP-1C、ChREBP和DGAT2的蛋白表达，HAW干预显著降低了它们的表达。RT-qPCR分析显示HAW显著抑制了肝脏脂质合成基因Srebp-1c、ChREBP、Hk2、Gck、Dgat1、Dgat2、Acc2、Scd1、PPARγ、C/EBP-α和Cd36以及脂质转运基因Ap2、Scarb1、Apob、Mttp和Lrp1的mRNA水平，同时显著增加了脂质氧化相关基因Acox1和Acox3的mRNA水平。组织学分析进一步证实HAW干预显著减少了肝细胞空泡化和脂质积累。
**3.5 HAW通过调节肠道菌群多样性改善HFD诱导的肥胖**
16S rDNA测序显示PCA分析确认Con、HFD和HAW组之间存在显著差异。长期HFD喂养显著降低了拟杆菌门丰度并增加了厚壁菌门丰度，HAW干预显著逆转了这一效应并降低了F/B比值。Chao1和Ace指数显示HAW显著增加了微生物丰富度。聚类热图分析显示HFD喂养显著增加了Negativibacillus、[Eubacterium]_fissicatena_group、Coriobacteriaceae_UCG-002、Mucispirillum、Blautia和Acetatifactor等与肥胖相关的菌属丰度，同时降低了Alistipes、Odoribacter、Muribaculaceae和Butyricicoccus等与抗肥胖相关的菌属丰度，HAW干预显著逆转了这些变化。LEfSe分析进一步证实HAW在门水平上显著增加了拟杆菌门丰度并降低了厚壁菌门丰度。
**3.6 HAW通过调节血清代谢物并使其与肠道菌群相关联，改善HFD诱导的肥胖**
代谢组学分析显示，长期HFD喂养导致747种血清代谢物显著改变，其中311种上调和436种下调。HAW干预后共有93种血清代谢物显著改变，其中81种上调和12种下调，其中64种重叠。HAW干预显著上调了与抗肥胖效应密切相关的代谢物，包括龙胆宁碱（Gentianine）、5-羟基吲哚酮（5-Hydroxyoxindole）、阿魏酸（Ferulic acid）、镰刀菌酸（Fusaric acid）、秦皮苷（Fraxin）、山药素III（Batatasin III）、马尿酸（Hippuric acid）、12-酮鹅去氧胆酸（12-Ketochenodeoxycholic acid）、(+)-落叶松脂素（(+)-lariciresinol）、补骨脂查尔酮（Bavachin）、冬凌草甲素（Ponicidin）和4-羟基咕吨酮（4-Hydroxycordoin）。联合分析显示上述肥胖相关微生物群落与这些代谢物之间存在显著关联。
**3.7 HAW-FMT改善HFD诱导的肥胖及相关代谢紊乱**
将HAW干预组小鼠的粪便菌群移植给HFD喂养的受体小鼠后，结果显示与HFD对照组相比，HAW-FMT小鼠体重增加显著减少，X射线分析显示小鼠面积、组织面积、脂肪面积和脂肪组织百分比显著降低。HAW-FMT显著改善了葡萄糖耐量和胰岛素敏感性，减轻了肝脏脂肪变性，显著降低了血清和肝脏中TC、TG、LDL-C、MDA和NEFA水平，同时恢复了HDL-C水平和SOD活性。此外，HAW-FMT对肝脏和血清中的内毒素水平具有显著抑制作用，并抑制了脂肪细胞肥大。
**3.8 HAW-FMT通过调节肠道菌群丰度改善HFD诱导的肥胖及相关代谢紊乱**
16S rDNA分析显示HAW-FMT干预显著增加了拟杆菌门丰度并降低了厚壁菌门丰度，导致F/B比值显著降低。HAW-FMT显著增加了Chao1和ACE指数。聚类分析显示HAW-FMT显著降低了Roseburia、[Eubacterium]_xylanophilum_group、Acetatifactor、Clostridia_vadinBB60_group和Bilophila等与肥胖相关的菌属丰度，同时显著增加了Odoribacter、Alistipes、Rikenella、Bacteroides、Rikenellaceae_RC9_gut_group、Oscillibacter、Dubosiella、Ileibacterium和Faecalibaculum等与抗肥胖相关的菌属丰度。值得注意的是，Acetatifactor、Odoribacter和Alistipes与HAW直接干预调节的菌群一致，提示它们可能是HAW发挥抗肥胖作用的功能性菌群。KEGG分析显示HAW-FMT显著调节了碳水化合物代谢、氨基酸代谢、能量代谢、辅因子和维生素代谢以及聚糖生物合成与代谢等代谢通路。
**总结与结论**
本研究表明，HAW通过调节肠道菌群和脂质代谢，抑制脂肪组织肥大并改善肝脏脂质代谢紊乱，从而有效改善HFD诱导的肥胖。其机制包括：抑制脂肪组织和肝脏中的脂肪生成，促进脂质氧化，诱导ingWAT褐变，激活BAT产热，重塑肠道菌群以及改变血清代谢组谱。FMT实验提供了因果证据链，证实了HAW的抗肥胖效应由其调节的肠道菌群介导。Acetatifactor、Odoribacter和Alistipes可能是HAW发挥抗肥胖作用的关键功能性菌群，代谢物(+)-lariciresinol、Bavachin、Ponicidin和4-Hydroxycordoin可能与这些菌群的调节密切相关。这些发现为肥胖人群的日常功能性水果膳食干预和健康管理提供了系统的科学依据，也为开发以调节微生物组为靶点的膳食干预策略提供了新的见解。该论文发表在《Journal of Functional Foods》。
