《Frontiers in Nutrition》：Gut dysbiosis induced by sunflower oil-based sucrose-free high-fat diet leads to steatohepatitis
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已知高脂饮食（HFDs）会破坏肠道菌群，促进肥胖、炎症和代谢紊乱的发生。尽管蔗糖是已知的肠道菌群失调驱动因素，但由无蔗糖鱼油和葵花籽油基高脂饮食引起的微生物组改变仍不清楚。本研究旨在探讨无蔗糖葵花籽油基（S-HFD）和鱼油基（F-HFD）高脂饮食如何影响小鼠的
已知高脂饮食（HFDs）会破坏肠道菌群，促进肥胖、炎症和代谢紊乱的发生。尽管蔗糖是已知的肠道菌群失调驱动因素，但由无蔗糖鱼油和葵花籽油基高脂饮食引起的微生物组改变仍不清楚。本研究旨在探讨无蔗糖葵花籽油基（S-HFD）和鱼油基（F-HFD）高脂饮食如何影响小鼠的肠道菌群组成、代谢健康和肝脏炎症。研究人员将C57BL/6小鼠分为S-HFD或F-HFD组，喂养24周，评估了体重、胰岛素敏感性、肝脏炎症和基因表达。采用16S rRNA测序分析肠道菌群组成，随后使用Microbiome Analyst和MIAOME工具进行多样性分析和分类学图谱分析。尽管两组间体重相似，但肠道菌群组成差异显著。S-HFD组厚壁菌门（Firmicutes）丰度（40%）高于F-HFD组（3%），而疣微菌门（Verrucomicrobia）在F-HFD组占优势（26%），在S-HFD组几乎不存在。RF39、Christensenellaceae、Mogibacteriaceae和Yaniella等分类群在S-HFD小鼠中富集，并与代谢和免疫失调相关。S-HFD小鼠还表现出空腹血糖升高、肝单核细胞/巨噬细胞（F4/80+）浸润增加、大泡性脂肪变性、小叶炎症，以及与脂肪酸氧化（Cpt1a）、单核细胞趋化（Ccl2）、脂肪生成（Scd1、Fasn、Acaca）和糖酵解（Pklr）相关基因的上调。相反，F-HFD小鼠表现出胰岛素敏感基因FATP1表达增加。无蔗糖葵花籽油和鱼油基高脂饮食诱导出不同的肠道菌群变化和代谢反应。S-HFD与肠道菌群失调和脂肪性肝炎样特征相关，凸显了脂肪来源在代谢疾病中塑造微生物组-宿主相互作用的重要性。
**研究背景与目的**
肥胖以体内脂肪过度或异常积聚为特征，已成为全球性公共卫生问题，其患病率持续上升，是糖尿病、癌症、心血管疾病、多囊卵巢综合征和高血压等多种慢性疾病的确定危险因素。富含饱和脂肪和葡萄糖的高能量饮食在肥胖和胰岛素抵抗的发生发展中起关键作用。膳食脂肪来源和质量在预防代谢紊乱中至关重要：葵花籽油约含15%饱和脂肪酸和85%不饱和脂肪酸（以亚油酸为主），鱼油则富含ω-3长链多不饱和脂肪酸（PUFA），包括二十二碳六烯酸（DHA）和二十碳五烯酸（EPA）。高脂饮食（HFD）可破坏肠道菌群，促进致病菌增殖并导致肠道菌群失调，进而引发慢性炎症和多种代谢性疾病，包括代谢功能障碍相关脂肪性肝炎（MASH）和代谢相关脂肪性肝病（MASLD）。尽管蔗糖是已知的肠道菌群失调驱动因素，但此前尚无研究比较无蔗糖葵花籽油基（S-HFD）和鱼油基（F-HFD）高脂饮食对肠道菌群失调及其与肝脏脂肪变性关联的差异。研究人员前期发现豆油基高脂饮食诱导肠道菌群失调、肝小叶炎症和纤维化，而鱼油基高脂饮食未引起此类改变；可可脂基高脂饮食则升高白细胞介素-12（IL-12）、C-C基序趋化因子配体2（Ccl2）和肿瘤坏死因子-α（TNF-α）等炎症标志物表达并增加肝纤维化风险。在此基础上，本研究旨在利用无蔗糖高脂饮食模型，探讨葵花籽油和鱼油两种不同膳食脂肪来源对肠道菌群重塑的影响及其与肝脏脂肪变性、炎症、纤维化、全身葡萄糖耐量和胰岛素抵抗的关系。
**研究方法概述**
研究人员使用C57BL/6小鼠（源自Jackson Laboratory，饲养于Dasman糖尿病研究所动物核心设施），将8–10周龄雄性小鼠随机分为两组（每组5–6只），分别喂食无蔗糖葵花籽油基高脂饮食（S-HFD，D18060405）或鱼油基高脂饮食（F-HFD，D18060407），两种饮食均提供45%总能量来自脂肪，持续24周。关键主要技术方法包括：采用Illumina MiSeq平台进行16S rRNA V3–V4区基因测序分析肠道菌群组成；使用QIIME 2和DADA2进行序列处理，Microbiome Analyst和MIAOME工具进行α/β多样性分析和分类学图谱分析；通过LEfSe鉴定差异丰度菌群；采用PICRUSt2预测微生物功能代谢通路；运用qRT-PCR检测肝脏基因表达；通过H&E、Oil Red O染色和F4/80免疫组化评估肝脏组织学改变；并实施胰岛素耐量试验（ITT）和口服葡萄糖耐量试验（OGTT）评估代谢表型。
**研究结果**
**S-HFD和F-HFD对肠道菌群多样性和组成的影响**：16S rRNA测序共获得5,124,354条reads。稀疏曲线显示F-HFD组观察到的物种丰富度更高，但α多样性分析发现S-HFD组Shannon和Simpson指数显著更高（p=0.007和p=0.005），反映F-HFD组菌群均匀度降低。β多样性分析采用Bray-Curtis、Jaccard、Jensen-Shannon散度和加权/未加权UniFrac距离，PCoA均显示两组菌群结构显著分离，表明两种饮食对肠道菌群多样性和组成产生截然不同的影响。
**S-HFD和F-HFD喂养小鼠肠道菌群组成改变**：门水平上，S-HFD组Firmicutes丰度（40%）高于F-HFD组（20%），而Verrucomicrobia在F-HFD组占26%，在S-HFD组低于1%。S-HFD组Clostridiales目相关分类群丰度升高，Verrucomicrobiales目丰度极低。属水平上，S-HFD组Oscillospira、Allobaculum、Odoribacter和Parabacteroides丰度升高，Akkermansia、Rikenella和Sutterella丰度降低。物种水平上，S-HFD组Ruminococcus gnavus、Staphylococcus sciuri、Candida guilliermondii和Clostridium stationis丰度升高，Akkermansia muciniphila丰度显著降低。S-HFD和F-HFD组的Firmicutes/Bacteroidetes（F/B）比值分别为1.32和2.45。
**S-HFD和F-HFD喂养小鼠肠道微生物组的差异变化**：LEfSe分析鉴定出17个显著改变的微生物类群，其中14个在S-HFD组富集（包括Oscillospira guilliemondii、Allobaculum、Yaniella、Ruminococcus gnavus、Staphylococcus sciuri、Clostridium stationis、Corynebacterium、Adlercreutzia、Aerococcaceae、Anaeroplasma、Mogibacteriaceae、Christensenellaceae和Candidatus Arthromitus），F-HFD组仅富集Sutterella、Coprococcus和Akkermansia muciniphila。系统发育分析显示S-HFD组富集Firmicutes、Proteobacteria和Tenericutes相关谱系，热图分析进一步验证了门水平上的差异模式。
**微生物群落预测代谢组学特征**：PICRUSt2功能预测显示，S-HFD组富集的微生物与多种脱氢酶和氧化还原酶通路相关，包括D-苏式-醛糖1-脱氢酶、山梨醇-6-磷酸2-脱氢酶、UDP-N-乙酰葡糖胺6-脱氢酶、GDP-甘露糖6-脱氢酶等；Oscillospira、Allobaculum、Adlercreutzia和guilliermondii与7α-羟基类固醇脱氢酶、醇脱氢酶和肉碱3-脱氢酶等代谢酶通路显著相关，提示不同膳食脂肪来源可塑造不同的微生物代谢潜能。
**鉴定的生物标志菌群与宿主基因的关联**：基于MIAOME和HMDAD数据库的整合分析显示，S-HFD组富集的Ruminococcus gnavus、Staphylococcus和Mogibacteriaceae与肥胖、非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）、胰岛素抵抗和炎症性肠病相关；Akkermansia muciniphila、Sutterella和Coprococcus与脂质代谢改善和代谢紊乱风险降低等有益功能相关。菌群相关宿主基因在细胞因子产生调节、淋巴细胞活化、白细胞反应和细胞内信号通路等免疫相关生物学过程中显著富集，代谢疾病相关通路（如青少年的成熟发作型糖尿病和酒精性肝病）也显著富集。
**S-HFD喂养小鼠表现肝脏脂肪变性和炎症**：尽管两组体重、棕色脂肪组织（BAT）、皮下脂肪组织（SAT）、内脏脂肪组织（VAT）和肝脏重量无显著差异，但S-HFD组肝脏组织学显示微泡性和大泡性脂肪变性，Oil Red O染色证实显著脂质沉积。基因表达分析显示，S-HFD组脂肪生成基因（Acaca、Fasn、Scd1）和糖酵解基因（Pklr）表达显著上调，脂肪酸氧化基因（Cpt1a）表达升高，而F-HFD组长链Fatp1表达显著上调。S-HFD组肝脏表现出明显小叶炎症，F4/80阳性巨噬细胞浸润增加，炎症标志物Tnf-α、Ccl2和Il-1β表达显著上调，提示S-HFD喂养与肝脏炎症和巨噬细胞积聚相关。
**葡萄糖耐量、胰岛素抵抗和循环代谢激素**：S-HFD组空腹血糖显著高于F-HFD组，但空腹胰岛素水平、ITT和OGTT的曲线下面积（AUC）无显著组间差异。胰高血糖素、C肽、胰淀素、瘦素、GIP、GLP、胰多肽（PP）和酪酪肽（PYY）等循环代谢激素水平均无显著差异。
**讨论与结论**
本研究表明，无蔗糖S-HFD和F-HFD通过不同的机制影响肠道菌群和肝脏代谢。S-HFD组Firmicutes过度增殖（40% vs 3%）和Verrucomicrobia缺失的菌群失调模式伴随脂肪性肝炎样病理改变，提示葵花籽油中ω-6脂肪酸（主要是亚油酸）通过转化为花生四烯酸并合成前列腺素、白三烯和血栓烷等促炎衍生物，促进慢性肝脏炎症和脂肪积聚；而鱼油中ω-3脂肪酸通过维持Akkermansia muciniphila等有益菌丰度发挥抗炎和代谢保护作用。S-HFD组Pklr表达升高而Gck表达降低的代谢转变提示胰岛素抵抗状态。研究局限性在于样本量较小且无法建立肠道菌群失调与脂肪性肝炎之间的直接因果关系，未来需通过粪菌移植、抗生素清除菌群、无菌小鼠模型或靶向补充候选菌群进行机制验证。结论：无蔗糖S-HFD喂养与小鼠肠道菌群失调相关，并伴有符合中度脂肪性肝炎特征的病理生理改变（肝脏脂肪变性、巨噬细胞浸润、炎症基因表达）和血糖控制受损（空腹血糖升高），凸显了膳食脂肪来源在塑造微生物组-宿主相互作用和代谢性疾病发生中的重要性。该论文发表于《Frontiers in Nutrition》。
