Nature Metabolism丨無菌鼠助力探究抗性淀粉重塑腸道微生物對抗肥胖新方向
近日賈偉平教授和李華婷教授團(tuán)隊(duì)與香港大學(xué)生物醫(yī)藥技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室徐愛民教授、德國萊布尼茨漢斯諾爾研究所(Leibniz-HKI)Gianni Panagiotou教授、中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所劉心昱教授在Nature Metabolism雜志上聯(lián)合發(fā)表題為“Resistant starch intake facilitates weight loss in humans by reshaping the gut microbiota”研究論文[1]。文章中研究者通過隨機(jī)臨床研究、多組學(xué)分析、SPF/抗生素清掃(ABX)小鼠(集萃藥康)糞菌移植實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)抗性淀粉可以提高肥胖患者體內(nèi)青春雙歧桿菌Bifidobacterium adolescentis(B. adolescentis)的豐度,改善肥胖相關(guān)代謝指標(biāo);并通過向SPF和無菌(GF)小鼠(集萃藥康)的單菌定殖實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)B.adolescentis可通過上調(diào)小腸ANGPTL4的產(chǎn)生,抑制脂質(zhì)吸收、恢復(fù)腸道屏障損傷,減輕循環(huán)炎癥和脂多糖(LPS)水平及抑制脂肪組織中TLR4/NF-κB通路提高靶組織對FGF21的敏感性等途徑緩解肥胖和胰島素抵抗。

圖1.論文信息
首先,研究團(tuán)隊(duì)開展了一項(xiàng)針對超重肥胖受試者的隨機(jī)對照、交叉設(shè)計(jì)臨床試驗(yàn)(圖2A),結(jié)果顯示,8周的抗性淀粉結(jié)合平衡膳食干預(yù)后超重肥胖受試者的體重平均減輕2.8kg(圖2B),體脂肪量顯著減少(圖2C),鉗夾評估的胰島素敏感性顯著改善(圖2D),而在對照淀粉干預(yù)期間未見這些效果。

圖2.臨床試驗(yàn)研究及結(jié)果
接著研究人員對受試者進(jìn)行了宏基因組學(xué)研究,發(fā)現(xiàn)抗性淀粉干預(yù)重塑了腸道微生物組成。其中,青春雙歧桿菌Bifidobacterium adolescentis(B. adolescentis)的豐度在抗性淀粉干預(yù)后顯著升高,并且與多種代謝指標(biāo)密切相關(guān)(圖3A)。將兩種干預(yù)后的受試者糞便菌群移植給飲食誘導(dǎo)的肥胖小鼠,相對于接受對照淀粉干預(yù)糞菌移植的小鼠,接受抗性淀粉干預(yù)糞菌移植小鼠的體重(圖3B)與體脂肪量降低(圖3C),炎癥改善(圖3D),腸道通透性降低(圖3E),循環(huán)LPS減少(圖3F),這提示抗性淀粉重塑的腸道菌群可改善由肥胖引起的相關(guān)癥狀,抵抗肥胖。

圖3.FMT試驗(yàn)及相關(guān)結(jié)果
為進(jìn)一步驗(yàn)證關(guān)鍵菌B. adolescentis的豐度與肥胖改善的因果關(guān)系,研究者在SPF小鼠模型中進(jìn)行了B. adolescentis單菌干預(yù)實(shí)驗(yàn)(圖4A),結(jié)果發(fā)現(xiàn)除上述內(nèi)容外B. adolescentis還可以抑制脂肪組織中TLR4/NF-κB的激活,提高靶組織對FGF21的敏感性(圖4B);上調(diào)小腸ANGPTL4的產(chǎn)生,抑制食物中的脂質(zhì)吸收(圖4C),從而對抗肥胖和胰島素抵抗。

圖4.SPF小鼠單菌定殖實(shí)驗(yàn)及結(jié)果
研究者進(jìn)一步在GF小鼠模型中進(jìn)行了抗性淀粉合并B. adolescentis的干預(yù)實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)抗性淀粉的減肥獲益依賴于腸道微生物,該作用部分通過B. adolescentis介導(dǎo)。

圖5.GF小鼠抗性淀粉合并B. adolescentis干預(yù)實(shí)驗(yàn)及結(jié)果
參考文獻(xiàn):
[1] Li, H., Zhang, L., Li, J. et al. Resistant starch intake facilitates weight loss in humans by reshaping the gut microbiota. Nat Metab 6, 578–597 (2024).
