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编译：微科盟草重木雪，编辑：微科盟Tracy、江舜尧。
微科盟原创微文，欢迎转发转载。 导读
为了研究诺丽（Morinda citrifolia L.）果多糖（NFP）的抗肥胖作用及其潜在机制，我们将24只雄性C57BL/6J小鼠随机分为正常对照组（NC）、高脂饮食（HFD）组和NFP处理组，每天灌胃一次，共12周；同时获取并分析小鼠的体重、血脂参数、胆汁酸（BA）相关蛋白、粪便BA和盲肠菌群。结果表明，补充NFP（200 mg/kg⋅bw）可降低HFD小鼠的体重、能量摄入以及血清和肝脏脂质。此外，NFP调节了HFD小鼠的肠道微生物群并增加了乳酸杆菌的相对丰度。总之，NFP调节肠道微生物群并改善BA代谢，这可能是NFP减轻HFD小鼠脂肪积累和血脂异常的主要机制。1. 诺丽果多糖(NFP)缓解高脂饮食引起的肥胖，改善血脂；2. NFP可能通过胆汁酸和FXR途径改善脂质代谢；3. NFP改变了高脂肪饮食小鼠肠道微生物群的多样性和组成。
原名：Noni (Morinda citrifolia L.) fruit polysaccharide ameliorated high-fat diet-induced
obesity by modulating gut microbiota and improving bile acid metabolism译名：诺丽(海巴戟)果多糖通过调节肠道微生物群和改善胆汁酸代谢来改善高脂饮食引起的肥胖
期刊：Journal of Functional Foods
如表1所示，干预12周后，NFP组的最终体重和体重增加显著低于HFD组（p<0.05）。此外，NFP组的肝脏和附睾脂肪指数明显低于HFD组（p<0.05）。对小鼠的食物摄入量和热量摄入的比较表明，在正常饮食对照（NC）、高脂饮食（HFD）和高脂饮食加诺丽果处理（NFP）组中，NFP组的每日食物摄入量和卡路里摄入量最低。这些发现还表明，NFP（200mg/kg.bw）可以增加小鼠的饱腹感，从而抑制食物摄入和热量摄入，进而抑制HFD小鼠的体重增加。表1 NFP对高脂饮食小鼠摄食量、热量摄入、体重、肝脏指数和附睾脂肪指数的影响
数据显示为平均值±SEM（n=8）；与NC组相比，*p<0.05，**p<0.01，与HFD组相比，#p<0.05，##p<0.01。如图1A和1B所示，HFD组的血清总胆固醇（TC）和甘油三酯（TG）水平高于NC组（p<0.01），而NFP明显降低了HFD小鼠的血清TC（p<0.05）和TG（p<0.01）水平。NC、HFD和NFP组的血清低密度脂蛋白（LDL-C）水平无显著差异（p>0.05，图1C）。HFD和NFP组的血清高密度脂蛋白（HDL-C）水平高于NC组（p<0.05，图1D）。HFD组的血清总胆汁酸（TBA）浓度低于NC组（p<0.01），但明显高于NFP组（p<0.01，图1E）。如图1F和1G所示，NFP组的肝脏TC和TG含量低于HFD组。同时，NC和NFP组的肝细胞形态基本正常，排列整齐（图1H）。相比之下，HFD组的肝细胞形态显示少量脂滴和炎症浸润，但没有明显的脂肪肝样改变。这些结果表明，补充NFP（200 mg/kg⋅bw）可以防止脂质积聚，并抑制HFD诱导的小鼠肝脏脂肪变性的发展。
图1 NFP对高脂肪饮食下小鼠体重、血清和肝脏脂质的影响（A）血清TC浓度。（B）血清TG浓度。（C）血清LDL-C浓度。（D）血清HDL-C浓度。（E）血清TBA浓度。（F）肝脏TC含量。（G）肝脏TG含量。（H）肝脏病理切片。数据显示为平均值±SEM（n=8）；与NC组相比，*p<0.05，**p<0.01；与HFD组相比，#p<0.05，##p<0.01。BAs是肝脏中胆固醇的主要代谢产物。CYP7A1是BA合成经典途径中的关键限速酶。游离脂肪酸可增强肝脏中CYP7A1的表达。如图2A所示，HFD处理12周后，HFD和NFP组的肝脏BAs水平明显高于NC组（p<0.05，p<0.01）。此外，NFP组的肝脏BA水平显著高于HFD组（p<0.01）。然而，NFP组肝脏中CYP7A1水平显著低于HFD组（p<0.05，图2B）。这些结果表明，NFP促进高脂肪饮食小鼠肝脏BAs的合成，而肝脏BAs增加通过负反馈调节抑制CYP7A1的表达。法尼醇X受体（FXR）是一种存在于肝、肠和其他组织细胞中的核受体。肝脏FXR-SHP和肠道FXR-FGF15通路是小鼠BA合成的主要负反馈调节机制。如图2C所示，NFP组的肝脏FXR水平显著高于NC和HFD组（p<0.05）。然而，NC、HFD和NFP组之间的肝脏SHP水平无统计学差异（图2D）。HFD组结肠中FXR和FGF15的表达水平低于NC组（p<0.05）。相比之下，NFP增加了HFD小鼠结肠FXR和FGF15的水平（p<0.05，图2G和2H）。此外，NFP组中TGR5的表达高于HFD组，但无统计学差异（p>0.05，图2I）。总之，上述结果表明，NFP增强了HFD小鼠肝脏中BAs的合成，并上调了肝脏FXR和肠道FXR-FGF15的表达。
（A）肝脏中TBA的含量。（B）CYP7A1在肝脏中的表达。（C）肝脏FXR的相对蛋白表达水平。（D）肝脏SHP的相对蛋白表达水平。（E）肝胆汁酸相关蛋白表达柱状图。（F）肠胆汁酸相关蛋白表达柱状图。(H)结肠FGF15的相对表达量。(I)结肠TGR5的相对表达水平。数据显示为平均值±SEM（n=5）；与NC组相比，*p<0.05，**p<0.01；与HFD组相比，#p<0.05，##p<0.01。3. NFP可促进小鼠粪便中TBA的排泄，并改变粪便中TBA的组成如表2所示，NC、HFD和NFP组小鼠在第0周（无HFD和灌胃）的粪便TBA含量无显著差异（p>0.05）。第4周，NFP组的粪便TBA含量显著高于NC组和HFD组（p<0.05）。在第8周和第12周，NFP组的粪便TBA含量显著高于NC组和HFD组（p<0.01）。这些结果表明，NFP补充促进HFD小鼠粪便TBA排泄。
数据显示为平均值±SEM（n=8）；与NC组相比，*p<0.05，**p<0.01，与HFD组相比，#p<0.05，##p<0.01。我们通过UPLC-MS测定粪便中BAs的数量和组成。结果表明，HFD和NFP极大地影响了小鼠粪便BA的组成。偏最小二乘判别分析（PLS-DA）模型（图3A）说明了NC、HFD和NFP组之间粪便BA组成的差异。NC、HFD和NFP组粪便TBA中五种主要BAs的总比例分别为81.84%、66.82%和72.83%（图3B），即猪去氧胆酸（HDCA）、脱氧胆酸（DCA）、12-酮石胆酸（12-ketoLCA）、β-胆酸（β-CA）和β-鼠胆酸（β-MCA）。如图3C所示，HFD组的粪便TBA、次级BA和游离BA含量低于NC和NFP组。NFP组粪便结合BAs的数量显著高于NC和HFD组（图3C）。胆酸（CA）、鹅去氧胆酸（CDCA）、α-鼠胆酸（α-MCA）、β-MCA、石胆酸（LCA）、DCA、熊去氧胆酸（UDCA）、12-ketoLCA和HDCA是小鼠体内的游离胆汁酸。如图3D所示，HFD组的粪便CA含量显著高于NC组（p<0.05），而HFD组粪便DCA、UDCA和HDCA浓度显著低于NC组（p<0.05，图3D）。此外，NFP组的粪便CDCA水平显著低于NC组（p<0.05，图3D）。然而，NFP组粪便β-MCA的量显著高于NC和HFD组（p<0.05，图3D）。NFP组的粪便12-ketoLAC含量也明显高于HFD组（p<0.05，图3D）。我们还分析了结合BA，包括甘氨胆酸（GCA）、甘氨鹅脱氧胆酸（GCDCA）、甘氨脱氧胆酸（GDCA）、甘氨猪脱氧胆酸（GHDCA），甘氨熊脱氧胆酸（GUDCA）和牛磺胆酸（TCA）、牛磺脱氧胆酸（TDCA），牛磺酸-α-鼠胆酸(T-α-MCA)和牛磺酸-β-鼠胆酸(T-β-MCA)。如图3E所示，HFD组的粪便GCDCA、GDCA、GHDCA和GUDCA含量低于NC组（p<0.05）。然而，NFP组中上述BAs的含量与NC组相接近（图3E）。此外，HFD和NFP组的粪便GCA、TCA、TDCA、T-α-MCA和T-β-MCA含量高于NC组。NFP组的粪便TDCA、T-α-MCA和T-β-MCA含量也显著高于HFD组（p<0.05）。
图3 通过UPLC–MS分析，NFP对高脂肪饮食喂养小鼠粪便胆汁酸的单个水平的影响（A）粪便胆汁酸谱的PL-SDA评分。（B）粪便胆汁酸组成。（C）粪便中不同类型胆汁酸的比例。（D）粪便中不同类型游离胆汁酸的含量。（E）粪便中不同类型结合胆汁酸的含量。数据显示为平均值±SEM（n=6）；与NC组相比，*p<0.05，**p<0.01；与HFD组相比，#p<0.05，##p<0.01。在这项研究中，16S rRNA测序结合生物信息学方法分析了小鼠盲肠肠道微生物的组成。如图4A所示，我们在NC、HFD和NFP组中发现了498个共同操作分类单元（OTU）。具体而言，NC、HFD和NFP组的OTUs分别为563、356和395。HFD组的Chao1指数（图4B）和Shannon指数（图4C）明显低于NC组和NFP组（p<0.05）。然而，NFP组的Chao 1指数（见图4B）和Shannon指数（见图4C）与NC组相似（p>0.05）。这些结果表明，HFD降低了小鼠肠道微生物群落的丰富度和多样性。然而，补充NFP改善了HFD小鼠肠道微生物群落的丰富性和多样性。基于主成分分析（PCA）的β多样性分析表明，NFP和HFD组之间存在显著差异。此外，NC、HFD和NFP组之间明显存在分界线（图4D）。这些结果表明，补充NFP减轻了HFD小鼠的肠道微生物群失调。
图4 NFP在高脂肪饮食下重建了小鼠肠道细菌的组成（A）肠道细菌维恩图；（B）肠道细菌Chao1指数。（C）肠道细菌的Shannon多样性指数。（D）肠道细菌的PCA分析结果。（E）肠道菌群丰度的门水平变化。（F）不同门水平上的肠道菌。（G）肠道细菌丰度在属水平上的变化。（H）OTU水平的肠道微生物群LEfSe分析结果（对数LDA评分阈值设置为>2.0）。数据显示为平均值±SEM（n=6~7）；与NC组相比，*p<0.05。为了进一步确定NFP对HFD小鼠肠道微生物群结构的影响，我们比较了NC、HFD和NFP组在门和属水平上的盲肠细菌组成。在门水平，厚壁菌门和拟杆菌门是NC、HFD和NFP组的优势菌群，它们之间没有发现统计差异（图4E和4F）。在属水平，HFD导致Coprococcus、拟杆菌、Ododoribacter和另枝菌的丰度增加，同时Allobaculum、阿克曼氏菌属和双歧杆菌属的菌群丰度减少（图4G和表3）。然而，NFP显著逆转了HFD导致的Coprococcus、Ododoribacter和另枝菌属相对丰度的增加。NFP干预也逆转了HFD诱导的乳杆菌、Anaerotruncus和Bilophila相对丰度的降低（表3）。
数据以平均值±SEM (n = 6 ~ 7)表示；与NC组相比，*p < 0.05， **p < 0.01；与HFD组相比，#p < 0.05， ##p < 0.01。线性判别分析效应大小（LDA效应大小，LEfse）可以在多个组之间进行比较，也可以在组内进行亚组比较分析，以便找到具有显著丰度差异的生物标志物。如图4H所示，NC组中丰度较高的肠道菌为Erysipelotrichaceae、Verrucomicrobiales、双歧杆菌目、双歧杆菌科、Allobaculum、阿克曼菌属、乳球菌属和双歧杆菌属。在HFD组中，Clostridia、Clostridiales、Bacterodia、拟杆菌门、拟杆菌目、Odoribacteraceae、Lachnospiraceae、Coprococcus、拟杆菌属和Odoribacter是优势菌（图4H）。HFD和NFP组的LEfse结果如图4H所示。在HFD组中，Lachnospiraceae、Coprococcus、Verrucomicrobiae、Verrudomicrobia、Odoribactereae、阿克曼氏菌属和Odoribacter的LDA评分较高，而Epsilonproteobacteria、Campylobacterales、Helicobacteraceae、Lactobacillacea、乳杆菌属和AF12是NFP组中的优势物种。上述结果表明，添加NFP后，小鼠体内优势菌群的相对丰度从科水平到属水平均受到NFP的调控。我们使用Spearman相关分析确定了肠道微生物群种类与粪便BA组成之间的相关性。热图形式的相关系数图如图5所示。乳杆菌属、Rikenella、AF12、Anaerotruncus和另枝菌属与CA呈正相关。乳杆菌属、AF12和Anaerotroruncus与T-α-MCA和T-β-MCA呈正相关。拟杆菌、另枝菌属、Rikenella、AF12和Anaerotruncus与脱氢胆酸（DHCA）呈正相关。Clostridium、Sutterella和阿克曼氏菌与CA呈负相关。Sutterella与T-α-MCA、T-β-MCA和TCA呈负相关。阿克曼氏菌与DHCA和12-ketoLCA呈负相关。
胆汁酸位于X轴，属水平肠道菌位于Y轴。R值（秩相关）和P值使用R软件的“pheatmap”软件包计算。数据显示为平均值±SEM（n=6~7）；R值在图中以不同颜色显示，*0.01<p<0.05，**0.001<p<0.01，***p<0.001。能量摄入和消耗之间的失衡会导致体重增加，最终导致肥胖。长期高脂肪摄入导致的脂质代谢紊乱与高脂血症、高胆固醇血症、肠道菌群紊乱和肠道屏障功能障碍有关。在本研究中，HFD增加了小鼠的体重增加以及血清和肝脏中的TC和TG水平。HFD组的血清HDL-C水平高于NC组。HDL-C含量的升高不是由于其产生的增加，而是由于HFD引起的HDL受体-清道夫受体B类成员1（SR-B1）的损害，导致TC反向转运受阻，肝脏HDL-C摄取减少；这些结果与其他研究的结果一致。据报道，富含多糖的诺丽果汁具有降脂作用，这可能是由于其抗炎和抗氧化作用。我们之前的研究还表明，NFP（200mg/kg.bw）抑制了HFD大鼠的体重增加，并改善了HFD下大鼠异常的肝脏脂质积聚。这种作用归因于NFP具有抗炎和肠道细菌调节的作用。BAs由肝脏中的胆固醇代谢并释放到胆囊中储存。在每顿饮食中，胆囊收缩，使BAs与胆汁一起排出十二指肠。大多数BAs在回肠末端被重新吸收，并通过门静脉循环返回肝脏，以满足身体对BAs的需求。只有少量BAs被排泄到粪便中。粪便中BAs的损失是清除体内胆固醇的主要途径。目前的研究结果表明，NFP补充增加了HFD小鼠的粪便和肝脏TBA水平，降低了血清TBA水平。这可能是由于NFP对BA重吸收的影响。粪便BAs定量分析显示，NFP组粪便T-α-MCA和T-β-MCA水平显著升高。Lin等人发现，诺丽果汁降低了高脂肪饮食仓鼠的血清/肝脏脂质，但提高了每日粪便胆汁酸的产量。先前的研究表明，多糖可以与BAs结合，从而促进粪便排泄，增加肝脏中BAs的合成，从而降低体内胆固醇。BAs组成的变化可能与肥胖的发展密切相关。Mouzaki等人发现，与健康对照组相比，非酒精性脂肪肝（NASH）患者的初级与次级BAs比率更高。BAs可以通过FXR介导的途径调节糖脂代谢、能量代谢和BA稳态。胆汁酸激活的FXR诱导SHP/FGF15表达，进而通过抑制CYP7A1表达下调BA合成。同时，FXR通路的激活可以改善脂质代谢。肝脏FXR的激活诱导过氧化物酶体增殖物激活受体α（PPARα）的表达，PPARα促进脂肪酸氧化。鉴于BA循环的水平受到FXR等蛋白的严格调节，我们推测补充NFP可能会影响BA代谢所涉及的蛋白水平。目前的研究表明，NFP增加了肝脏BA的水平，并上调了肝脏FXR的表达。NFP可能通过增加肝脏中胆汁酸的水平来激活肝脏FXR的表达，从而发挥降脂作用。然而，在本研究中，我们未发现NFP改变肝脏SHP表达，这表明肝脏CYP7A1的下调可能是由肠道FXR-FGF15途径引起的。此外，FXR-FGF15途径的激活也可能促进能量代谢。FGF15是能量消耗的关键调节因子，据报道可提高代谢率，改善葡萄糖和脂质稳态。NFP激活肠道FXR-FGF15通路可能与其对粪便BAs的影响有关。T-α-MCA和T-β-MCA被认为是FXR的有效拮抗剂，使它们成为维持代谢稳态的重要平衡物。在本研究中，NFP促进了T-α-MCA和T-β-MCA的排泄，从而可能降低了它们对肠道和肝脏FXR的抑制作用。因此，NFP促进肝脏中FXR和肠道中FXRFGF15的表达，并增加体内脂质氧化和能量消化，所有这些都导致体重减轻。一般来说，肥胖个体肠道微生物群α多样性降低，厚壁菌门：拟杆菌门比率更高。本研究发现HFD降低了盲肠肠道细菌的α-多样性；然而，在HFD的小鼠中，厚壁菌门与拟杆菌门的比率没有增加。这些结果与先前研究中报道的结果不同，可能是由于饮食调控的选择。肠道微生物群通过促进水解、脱羟基、氧化和差向异构化对BA代谢产生复杂的影响。Ciocan等人发现，果胶通过影响肠道微生物群和增强BA排泄，改变BA循环的变化减少酒精性肝病。在这项研究中，HFD减少了Allobaculum、阿克曼氏菌和双歧杆菌的丰度，而NFP处理显著增加了Allobaculum、乳杆菌、Anaerotronucus和Bilophila。嗜黏蛋白阿克曼菌（A.muciniphira）是唯一一种广泛分布于人类肠粘膜的革兰氏阴性标志性疣微菌，是一种极具前景的新型益生菌。它在肠道粘膜层定植并调节基础代谢。许多动物模型和人体试验表明，嗜黏蛋白阿克曼菌对肥胖有因果积极的治疗作用。乳杆菌和双歧杆菌都被认为是有益菌。乳杆菌是小鼠和人类肠道中胆盐水解酶（BSH）活性的主要来源。研究表明，乳杆菌和双歧杆菌可以通过提高BSH活性和增加未结合的BA含量来减少脂质积累，从而增加粪便脂质排泄。乳杆菌和双歧杆菌可增强BSH活性，以促进结合的BAs与未结合的BAs分离，从而减少脂质吸收并增加粪便脂质排泄。这项研究的结果表明，HFD降低了乳杆菌和双歧杆菌的相对丰度，而NFP的补充增加了HFD小鼠肠道中两个属的相对丰度。因此，NFP通过调节小鼠肠道菌群来维持正常的BA代谢。这一机制可能是NFP改善HFD小鼠脂肪积累和血脂异常的几种机制之一。这项研究表明，NFP通过改善肠道微生物群、促进BA排泄、激活肠道FXR-FGF15通路和肝脏FXR发挥降脂和减肥作用。然而，肠道细菌和BAs之间的相互作用尚未在本研究中讨论。BSH是肠道微生物群和BAs之间的相互作用介质之一。因此，我们需要在该领域进行后续研究。 https://www./science/article/pii/S1756464623000087
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