魔芋葡甘露聚糖通过调控肠道微生物治疗肥胖的机制研究

发布时间：2020-11-20 05:51

　　 肥胖是一种在全球范围内流行的重大慢性疾病,严重威胁人类健康。近年来的研究表明肥胖与肠道微生物密切相关。肠道微生物的紊乱可能引起全身慢性炎症而触发肥胖等代谢疾病。低聚糖作为膳食中含量丰富、结构复杂的成分之一,不能被人体直接消化吸收,而是被肠道共生菌所分解利用并为其提供能量。因此,低聚糖对于维持肠道微生物稳态、保护肠道屏障具有重要意义,常被称作“益生元”。目前有研究表明某些特定的低聚糖可通过菌群相关机制调控肥胖的发生和发展。虽然魔芋葡甘露聚糖(konjac flour,KF)作为益生元对肥胖的作用已被广泛研究,但是不同研究中魔芋葡甘露聚糖减肥的临床结果常常表现出比较大的不一致性,因此对使用魔芋葡甘露聚糖控制体重产生了一定的限制,造成这一情况的原因之一是魔芋葡甘露聚糖减肥作用的机理尚不明确。目前魔芋葡甘露聚糖对肠道微生物群落的影响尚未系统报道。本研究通过严格控制调查对象的生活习惯、年龄和职业的临床试验,结合动物实验探究魔芋葡甘露聚糖治疗肥胖、改善炎症、肠道屏障功能和代谢以及调节肠道菌群的功效。临床研究对象为职业相似(文职)的肥胖患者[体重指数(body mass index,BMI)≥28 kg/m~2]且年龄控制在25到35岁之间。69例研究对象分成安慰剂组(31例)和实验组(38例),分别每天食用10 g安慰剂和魔芋葡甘露聚糖(早餐前和晚餐前各5 g),共食用5周。基于临床试验研究结果,为进一步研究魔芋葡甘露聚糖治疗肥胖及调节肠道菌群的作用。30只小鼠随机分成对照组(10只)、高脂肪饮食(high fat diet,HFD)组(10只)和魔芋葡甘露聚糖干预组(10只),共饲养12周。临床试验中,魔芋葡甘露聚糖显著减低了患者的BMI、脂肪量、体脂比(percentage body fat,PBF)、血清甘油三酯(triglyceride,TG)、糖化血红蛋白(glycated haemoglobin A1c,HbA1c)、谷草转氨酶(aspartate aminotransferase,AST)和谷丙转氨酶(alanine aminotransferase,ALT)的含量(p0.05或p0.01)。同时,高通量测序和生物信息学分析发现魔芋葡甘露聚糖治疗显著增加了患者肠道微生物的α多样性和改变了β多样性(p0.01)。此外,魔芋葡甘露聚糖还显著增加了患者肠道微生物中与肥胖相关的部分有益微生物[如:毛螺菌科(Lachnospiraceae)、罗斯氏菌属(Roseburia)、Solobacterium、Roseburia inulinivorans、产气荚膜梭菌(Clostridium perfringens)和Intestinimonas butyriciproducens]的丰度,并减少了有害微生物[如:菌乳球菌属(Lactococcus)、脆弱拟杆菌(Bacteroides fragilis)、乳酸球菌(Lactococcus garvieae)、B.coprophilus、卵形拟杆菌(B.ovatus)和多形拟杆菌(B.thetaiotaomicron)的丰度(p0.01)。同时,产气荚膜梭菌(C.perfringens)与血清胆固醇(total cholesterol,TC)显著负相关(p0.01)。动物实验中,魔芋葡甘露聚糖显著减少了HFD小鼠体重、脂肪量和脂肪细胞大小的增加(p0.05)。采用酶联免疫吸附测定(Enzyme linked immunosorbent assay,ELISA)发现魔芋葡甘露聚糖显著减低了HFD小鼠血清TC、瘦素(leptin,LEP)、巴比妥酸反应物(thiobarbituric acid-reacting substances,TBARS)、IL-6和脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)的含量(p0.05)。采用荧光定量PCR发现魔芋葡甘露聚糖显著增加了HFD小鼠肠道粘膜蛋白基因(Intection)和紧密连接蛋白基因(ZO-1)的表达(p0.05)。此外,魔芋葡甘露聚糖显著增加了HFD小鼠肝脏和脂肪组织中能量代谢基因(PPARα和CPT-1)和脂肪代谢基因(HLS)的表达,而显著减少了脂肪合成基因(PPARγ)的表达(p0.05)。高通量测序和生物信息学分析发现魔芋葡甘露聚糖显著增加了HFD小鼠肠道微生物的α多样性和改变了β多样性(p0.01)。此外,魔芋葡甘露聚糖还显著增加了HFD小鼠肠道微生物中与肥胖相关的部分有益微生物[如:埃氏巨型球菌(Megasphaera elsdenii)]的丰度,并减少了有害微生物[如:另枝菌属(Alistipes)、Alloprevotella、Bacteroides acidifaciens和Parabacteroides goldsteinii]的丰度(p0.01)。同时,另枝菌属(Alistipes)与体重、脂肪量、血清TC、TG、LEP、IL-6和LPS含量以及PPARγ基因的表达显著正相关,而与CPT-1和HLS基因的表达显著负相关(p0.01)。在临床试验和动物实验中,魔芋葡甘露聚糖都显著增加了气球菌科(Aerococcaceae)的丰度,而减少了Alistipes finegoldii的丰度(p0.01)。因此,气球菌科(Aerococcaceae)是潜在的益生菌,而A.finegoldii是潜在的致病菌。本研究中临床和动物实验两方面的结果均表明魔芋葡甘露聚糖对治疗肥胖有良好的效果,表现在减少体重、脂肪量和血脂、改善炎症反应、代谢和肠道屏障功能以及调节肠道微生物结构。因而,推测魔芋葡甘露聚糖治疗肥胖的作用机制之一是通过改善肠道菌群结构进而调节代谢和炎症来实现的。
【学位单位】：昆明理工大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2018
【中图分类】：R589.2
【部分图文】：

昆明理工大学博士学位论文kg/m2），肠杆菌属（Enterobacter）（ 种产内毒素的条件致病菌）占肠道细菌的35%。经过 23 周的全谷物、中药食品以及益生元的（whole grains, traditionalChinese medicinal foods, and prebiotics ，WTP diet）饮食干预后，患者肠道微生物中的肠杆菌属（Enterobacter）的相对丰度从 35%减少到无法检测到[60]。同时，患者的体重减少了 51.4 kg。另外，患者的高胰岛素血症、高血糖症和高血压症也得到了改善[60]。因此，肠道微生物的改变在肥胖的发展和治疗方面起到重要的作用。肠道微生物的特定变化代表了 种预防肥胖和减轻体重的潜在治疗方法。

昆明理工大学博士学位论文生饱腹感来促进减肥[102]。KF 用于减重的临床试验结果尚不 致， 项 2014 年进行的 meta 分析显示，KF 补充剂在降低体重方面并没有显著作用[110]。有研究显示，KF 能够显著改善肥胖患者的 TC 水平，在 项针对健康男性的研究显示，每天服用 3.99g 魔芋精粉，连续服用 4 周，能够显著降低 TC、LDL-C、TG 及收缩压。值得注意的是，TG 的下降率达到了 23%[111]。因此，与其他类型的低聚糖相比，KF 有许多的优势。同时，KF 作为 类可被肠道共生菌利用的大分子物质，在治疗肥胖和调节肠道菌群结构等方面功能的综合研究还未有研究报道。

对肠道微生物丰富性和多样性的影响。a-d 肠道微生物的s，（b）Chao 指数，（c）Simpson 指数，（d）Shannon 指数。e：β<0.05、** p<0.01 versus BKF。BP：before placebo， AP：aftelour，AKF： after konjaku flour。reatment on gut microbiota richness and diversity. a-d, α-diversidetermined using observed species (a), Chao 1 index(b), inversedex(d). e, β-diversity demonstrated that samples after treatmenay from the samples before treatment.§p<0.05 versus BP and * pP, before placebo; AP, after placebo; BKF, before konjaku 甘露聚糖对肠道微生物门、科、属和种丰度上，安慰剂治疗没有引起显著变化，而 KF 治疗后ria）和酸杆菌门（Acidobacteria）的丰度显著增加
【参考文献】

相关期刊论文 前9条

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本文编号：2891045