《Journal of Functional Foods》:Huai Chrysanthemum polysaccharides alleviate high-fat diet-induced obesity accompanied by gut microbiota remodeling and altered short-chain fatty acids metabolism
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肥胖及其相关代谢疾病已成为全球公共卫生问题。现有肥胖治疗药物因副作用限制其长期使用。怀菊花(Huai Chrysanthemum)是中国焦作产药食同源菊种,含生物活性多糖。研究人员采用水提醇沉法制备怀菊花多糖(CPs)。将C57BL/6J小鼠随机分为正常组、高
肥胖及其相关代谢疾病已成为全球公共卫生问题。现有肥胖治疗药物因副作用限制其长期使用。怀菊花(Huai Chrysanthemum)是中国焦作产药食同源菊种,含生物活性多糖。研究人员采用水提醇沉法制备怀菊花多糖(CPs)。将C57BL/6J小鼠随机分为正常组、高脂饮食(HFD)模型组及CPs干预组(200或400 mg/kg灌胃12周)。分析代谢指标、炎症因子、肠道菌群及短链脂肪酸(SCFAs)。结果显示,CPs干预12周显著抑制体重增长,减少脂肪堆积,改善胰岛素抵抗与血脂异常,减轻肝脏脂肪变性,降低全身炎症水平。表型观察发现,CPs干预伴随肠屏障损伤修复、肠道菌群结构调节(Bacillota/Bacteroidota(B/B)比值下降、促炎菌属丰度降低)及肥胖小鼠SCFAs产量升高。综上,CPs具有显著抗肥胖活性并改善代谢紊乱,肠屏障完整性、微生物组成与SCFAs代谢的同步改善可能与CPs的代谢获益密切相关。研究为CPs作为预防饮食诱导肥胖的功能食品成分提供科学依据。
研究背景与立项依据:随着全球经济与社会生活方式变化,肥胖患病率持续上升,预计2050年约半数全球成人将面临超重或肥胖。肥胖涉及能量代谢失衡、慢性低度炎症、胰岛素抵抗与肠道菌群(gut microbiota)失调,是2型糖尿病、非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)、心血管疾病及多种癌症的重要危险因素。临床常用减肥药如脂酶抑制剂(如orlistat)与GLP-1受体激动剂虽有效,但伴胃肠道不适、胰腺炎风险等副作用,亟需从天然产物开发安全有效的活性物质。肠道菌群作为“第二基因组”经能量摄入、营养吸收、免疫与激素分泌影响代谢;SCFAs为膳食纤维经菌群发酵主要产物,可增强肠上皮屏障、激活G蛋白偶联受体改善胰岛素敏感性。中药多糖因“多组分-多靶点”协同与高安全性,在代谢病防治中潜力显著,灵芝、黄芪、枸杞多糖均经调控菌群与SCFAs发挥抗肥胖作用。怀菊花为河南焦作“四大怀药”之一,现有研究多聚焦黄酮类,其多糖(CPs)的抗肥胖活性与机制尚无系统报道。研究人员前期证实中药植物多糖抗肥胖效应,故本研究提取CPs并系统评价其功效与机制,论文发表于《Journal of Functional Foods》。
主要关键技术方法:研究以40只4周龄雄性C57BL/6J SPF级小鼠(购自河南斯克贝斯生物技术有限公司)为对象,随机分正常对照组(Chow)、高脂饮食模型组(HFD,60% kcal%脂肪D12492)、低剂量CPs组(LCPs,200 mg/kg)与高剂量CPs组(HCPs,400 mg/kg),灌胃12周。CPs经水提(90℃水浴)、80%乙醇沉淀、Sevage法脱蛋白、冻干制备;采用尺寸排阻色谱-多角度激光光散射-示差折光(SEC-MALS-RI)与高效阴离子交换色谱-脉冲安培检测(HPAEC-PAD)表征分子量与单糖组成;结肠组织行Western blot检测紧密连接蛋白ZO-1;血清用ELISA测IL-1β、IL-6、TNF-α、INS、LPS、GLP-1,全自动生化仪测TG、LDL-C、HDL-C、AST、ALT、ALP、γ-GT、Glu并计算HOMA-IR;盲肠内容物经气相色谱-质谱(GC-MS)定量SCFAs;粪便经16S rDNA V3-V4区扩增测序分析菌群;肝、肠、脂肪组织行H&E染色;统计用GraphPad Prism,ANOVA与Tukey事后检验,P<0.05为显著。
研究结果:3.1 CPs化学组成——SEC-MALS-RI示Mz 72.823 kDa、Mw 31.549 kDa、Mn 16.441 kDa、PDI 1.92;HPAEC-PAD鉴得葡萄糖(31.78%)、阿拉伯糖(24.89%)、半乳糖醛酸(20.59%)、半乳糖(10.08%)、甘露糖(5.64%)、鼠李糖(4.40%)、葡萄糖醛酸(2.63%),为酸性杂多糖;SEM见粗糙多孔形貌。3.2 CPs降低HFD小鼠体重增长与脂肪堆积——12周体重增益受抑(低剂量更显),摄食量无差异;eWAT、iWAT、BAT重量下降, adipocyte肥大减轻。3.3 CPs减轻肝脏脂肪变性——肝重降低,H&E示脂滴减少排列紧密;血清ALT、AST、ALP、γ-GT回近正常。3.4 CPs改善胰岛素抵抗与血脂异常——空腹Glu、INS与HOMA-IR下降;TG、LDL-C降低,HDL-C升高。3.5 CPs降低炎症——血清TNF-α、IL-6、IL-1β显著下调。3.6 CPs修复肠屏障——回肠与结肠H&E示绒毛结构保全、炎症浸润减少;结肠ZO-1蛋白回升,血清LPS下降。3.7 CPs调节菌群结构——ACE指数回升,PCoA/UPGMA成独立簇;Bacillota/Bacteroidota(B/B)比值下降;促炎属Bilophila、Oscillibacter受压,有益属Akkermansia、Lactobacillus富集。3.8 CPs影响SCFAs浓度——盲肠乙酸、丙酸、异丁酸、丁酸、戊酸、异戊酸均升(非剂量依赖),血清GLP-1升高。
讨论部分总结:研究人员指出结构决定功能,CPs含阿拉伯糖与半乳糖醛酸等酸性杂多糖特征,中等分子量(31.549 kDa)利于菌群糖苷酶水解产SCFAs;CPs经抑体重与脂肪积累、改胰岛素敏感与血脂、降肝酶与炎症、修肠屏障(ZO-1↑、LPS↓)、重塑菌群(Akkermansia↑、Bilophila↓)及升SCFAs/GLP-1多通路协同抗肥胖。研究存在两点局限:一是剂量反应非单调,400 mg/kg组体重抑制反不及200 mg/kg组,可能与发酵饱和、肠黏度增加有关,但Akkermansia在高中剂量仍高于低剂量,故非单一因素;二是菌群-SCFAs-表型仅相关非因果,需粪菌移植(FMT)或无菌鼠验证。
结论部分翻译:综上,分析揭示CPs对HFD诱导肥胖模型的干预效应。表型层面,CPs介导的抗肥胖活性伴随全身炎症抑制、肠黏膜屏障功能恢复、肠道菌群结构偏移(Bacillota/Bacteroidota(B/B)比值降低及致病菌丰度减少)与SCFAs产量升高。这些肠道事件可能促成CPs的代谢获益。作为一种天然安全生物大分子,CPs在开发为预防饮食诱导肥胖及相关代谢病的功能食品或益生剂方面具显著潜力。未来研究应聚焦CPs精细结构表征及其与特定肠道菌群互作模式,以推动临床转化。