《Food Bioscience》：Colon-targeted delivery of white hyacinth bean polysaccharide using an electrostatic extrusion-based hydrogel: anti-obesity effects associated with physical satiety and microbiota-gut-brain axis-mediated appetite regulation
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摘要肥胖仍是全球性的健康挑战，膳食多糖因其在调节肠道菌群和体重控制方面的作用而备受关注。本研究旨在探究负载白芸豆多糖的口服超级吸水水凝胶（WHBPOSH）对饮食诱导肥胖的效果及其潜在机制。本研究采用静电挤出技术开发了WHBPOSH，该制剂表现出高包封效率、均匀的微米级珠粒尺寸
摘要
肥胖仍是全球性的健康挑战，膳食多糖因其在调节肠道菌群和体重控制方面的作用而备受关注。本研究旨在探究负载白芸豆多糖的口服超级吸水水凝胶（WHBPOSH）对饮食诱导肥胖的效果及其潜在机制。本研究采用静电挤出技术开发了WHBPOSH，该制剂表现出高包封效率、均匀的微米级珠粒尺寸以及对模拟上消化道消化的耐受性，支持其用于结肠靶向递送白芸豆多糖的潜力。此外，WHBPOSH在胃肠道中表现出高吸水性和体积膨胀特性，这可能有助于产生物理饱腹感。在高脂饮食诱导的肥胖小鼠中，WHBPOSH显著降低了体重、体脂率，并控制了多食行为。肠道菌群分析表明，WHBPOSH重塑了微生物群落结构，并富集了与短链脂肪酸（SCFAs）产生相关的菌群。在SCFAs中，丁酸在WHBPOSH处理后显著升高。血清代谢组学进一步表明，多条代谢通路发生了改变，包括丁酸相关通路的富集以及其他与肥胖相关的代谢通路。值得注意的是，行为学评估显示，WHBPOSH降低了食物摄入量和高糖溶液摄入量，并增加了血清GLP-1浓度。相应地，下丘脑分析显示，WHBPOSH处理与弓状核中AgRP表达降低和POMC表达升高相关。此外，WHBPOSH还部分逆转了高脂饮食相关的下丘脑MDH和HK活性改变。综合以上发现，WHBPOSH通过水凝胶溶胀诱导的物理饱腹感和微生物-肠-脑轴相关的食欲调节两种互补的功能机制来缓解肥胖，凸显了其作为肥胖管理有效膳食策略的潜力。
引言
肥胖仍是全球性的公共卫生挑战，与广泛的代谢障碍密不可分（Ng等，2025）。除能量过度储存外，肥胖日益被认为是能量摄入失调和食欲控制障碍的后果（Fathi等，2024；Jais & Brüning，2022）。越来越多的证据表明，肠道菌群通过其代谢产物以及与肠-脑轴的相互作用，在调节宿主能量稳态中发挥着关键作用（Cani & Van Hul，2024；Fan等，2023）。微生物组成和功能的改变影响摄食行为、能量消耗和中枢食欲调节，从而促成肥胖的发生和发展（Fan等，2023）。
膳食多糖作为一种潜在的肠道菌群和代谢健康调节剂，受到了广泛关注（Wang等，2025）。许多不可消化的多糖在上消化道中不易被消化，随后在结肠中被微生物发酵，促进了短链脂肪酸（SCFAs）的产生，从而对宿主代谢产生深远影响（Deuren等，2025）。然而，膳食多糖的体内功效仍存在争议（Long等，2025），主要由于其胃肠道稳定性有限、过早降解（Yang等，2024）或结肠部位生物利用度不足（Zhao等，2023）。这些局限性凸显了开发有效口服递送系统的重要性，以提高活性多糖的结肠可达性和功能表现。
口服超级吸水水凝胶（OSH）最近被提议作为胃肠道递送的前瞻性载体，因其具有强大的吸水能力、体积膨胀特性以及对消化环境的耐受性（Greenway等，2019）。除了作为递送基质外，OSH在吸水后还可物理性地占据胃肠道空间，从而有助于产生饱腹感和减少能量摄入。最近，令人信服的证据已经证明了负载多糖的OSH在体重管理中的作用。然而，传统的制备方法，如重力滴落法，往往导致水凝胶珠粒尺寸大且不均匀（Leong等，2016），包封效率有限，且口服适用性欠佳（Anani等，2022）。同样，我们先前使用传统方法制备的负载白芸豆多糖的OSH（WHBPOSH）也存在包封效率低和珠粒尺寸大的问题，限制了进一步的应用和机制探索（Zou等，2025）。
最近，静电挤出作为一种简单的一步法包封技术应运而生，可将一种物质包裹在另一种物质内部，产生直径从纳米到毫米不等的颗粒，与传统挤出方法相比，在粒径控制和包封效率方面具有优越性。因此，本研究的核心理念在于采用静电挤出技术进一步优化WHBPOSH的开发，以制备出包封效率更高、口服适用性更好的均匀微米级水凝胶珠粒（Anani等，2022）。相应地，我们假设所获得的WHBPOSH将增强结肠发酵和微生物来源的SCFAs产生，这可能与全身代谢和下丘脑食欲调节信号的系统性协调变化相关。在本工作中，我们采用静电挤出技术制备WHBPOSH，并测定了其包封效率、溶胀能力和消化行为等特性。此外，我们在高脂饮食诱导的肥胖小鼠模型中探究了WHBPOSH的抗肥胖效果，并探索了其与肠道菌群、全身代谢改变以及下丘脑食欲调节通路之间的关联。
片段节选
试剂与材料
白芸豆购自安徽济顺中药制剂有限公司（安徽，中国）。热稳定α-淀粉酶（300,000 U）、碘化钾和胰酶（USP级）购自上海阿拉丁生物科技股份有限公司。木瓜蛋白酶（100,000 U）购自北京索莱宝科技有限公司。葡萄糖淀粉酶（50,000 U）和无水氯化钙（分析纯）购自上海源叶生物科技有限公司。
WHBPOSH的体内外消化道行为
图1展示了采用静电挤出技术制备的WHBPOSH的制备策略、结构特征以及体内外消化道行为。如图1A所示，在可控静电场下，将白芸豆多糖-海藻酸-菊粉前体溶液挤出至Ca2+交联液中，实现快速液滴形成和均匀凝胶化。相应的凝胶化机制如图1B所示，其中
讨论
在本研究中，我们评估了WHBPOSH在高脂饮食诱导肥胖中的功能效力和潜在机制。我们的多层次分析表明，WHBPOSH干预显著减轻了体重增长和脂肪堆积，伴随肠道来源代谢信号和中枢食欲调节的变化。
膳食多糖的功能表现往往因在上消化道中的过早降解而受限（Zhang等，2022）。近年来的研究进展
结论
本研究证明，采用静电挤出技术制备的WHBPOSH珠粒可有效改善小鼠的高脂饮食诱导的肥胖。该体系表现出更高的包封效率、均匀的微米级形态、胃肠道耐受性和结肠可达性。在机制方面，WHBPOSH给药重塑了肠道菌群，提升了丁酸相关代谢，并调节了下丘脑食欲相关标志物。因此，两个过程共同促成了其抗肥胖效果。
CRediT作者贡献声明
王雅兰（Ya-Lan Wang）：撰写—审阅与编辑，撰写—初稿，可视化，方法学，调查研究，数据整理，概念构思。邹炳辉（Bing-Hui Zou）：可视化，项目管理，方法学，调查研究，数据整理，概念构思。姚宇飞（Yu-Fei Yao）：撰写—审阅与编辑，撰写—初稿，可视化。卢玉欣（Yu-Xin Lu）：方法学，调查研究。钟浩然（Hao-Ren Zhong）：调查研究，形式分析。李全（Quan Li）：可视化，数据整理。彭晓萍（Xiao-Ping Peng）：撰写—审阅与编辑，
利益冲突
作者声明不存在任何个人利益冲突或财务利益冲突。
资金来源
本研究得到国家重点研发计划（编号：2024YFD2100605）、江西省自然科学基金（编号：20242BAB26102）、国家自然科学基金（编号：32572591）和江西省卫生健康委员会科技计划项目（编号：202410327）的资助。
利益冲突声明
作者声明不存在任何个人利益冲突或财务利益冲突。
王雅兰（Ya-Lan Wang）|邹炳辉（Bing-Hui Zou）|姚宇飞（Yu-Fei Yao）|卢玉欣（Yu-Xin Lu）|钟浩然（Hao-Ren Zhong）|李全（Quan Li）|彭晓萍（Xiao-Ping Peng）|李文娟（Wen-Juan Li）
