Food Chemistry | 绿茶多酚通过调节肠道噬菌体和细菌来缓解Ob/Ob小鼠的脂质代谢功能障碍

Alleviation of lipid metabolic dysfunction through regulation of intestinal bacteriophages and bacteria by green tea polyphenols in Ob/Ob mice

   引言  ▼  

Introduction

随着现代生活方式改变，肥胖症全球流行，与肠道微生物群破坏有关。Ob/ob小鼠是研究肥胖的重要模型，其肠道病毒组与肥胖有关。膳食多酚，特别是绿茶多酚（GTP），可调节肠道微生物群，对肥胖有治疗作用。GTP能增加有益菌、抑制病原菌，改变肥胖小鼠的肠道微生物构成。最新研究将肠道噬菌体纳入考虑，认为它们在肥胖中起重要作用。本研究将探讨GTP对高脂饮食的ob/ob小鼠脂质代谢和肠道微生态的影响，以了解茶多酚、噬菌体、细菌群落和代谢产物在控制脂质代谢中的关系。

▼结果一

GTP对Ob/Ob小鼠和血清脂质水平、生理生化参数的影响

本研究首先将小鼠按照图1A所示进行分组，处理十周后发现与Lep^ob/ob对照组比，Lep^ob/ob Mock组体重显著增加，验证了高脂肥胖模型有效性。与Mock组比，Lep^ob/ob TP-L和TP-H组体重较低，表明GTP可能降体重。由于GTP影响ob/ob小鼠脂质代谢，本研究还分析了各组小鼠血脂水平。发现高脂饮食10周后，与对照组比，Mock组血脂升高。GTP干预后，GTP-H组血脂显著降低。表明高剂量GTP可减轻高脂饮食对血脂的不良影响（图1）。

图1. GTP对肥胖/肥胖啮齿类动物血脂谱和体重的影响

此外，与对照组相比，Lep^ob/ob Mock组血清瘦素（LEP）升高、脂联素（ADPN）降低，表明高脂饮食导致LEP抵抗增加、代谢紊乱（图2A、B）。GTP干预后LEP降低、ADPN升高，且INS、TNF-α和IL-6等炎症指标水平也显著降低，说明GTP能减轻LEP抵抗、胰岛素抵抗和慢性炎症（图2C-F）。然而，血清FFA水平无显著差异。总之，GTP对改善高脂饮食引起的代谢和炎症问题有效。

图2.GTP对ob/ob小鼠结肠、回肠和附睾脂肪生理生化指标及形态学的影响

▼结果二

GTP对Ob/Ob小鼠结肠、回肠和附睾脂肪形态的影响

通过HE染色观察，Ob/ob小鼠的结肠、回肠和附睾脂肪组织有形态变化。与对照组相比，Mock组结肠上皮增厚，回肠黏膜变薄，附睾脂肪面积增加。GTP干预后，结肠上皮变薄，回肠黏膜增厚，附睾脂肪减少（图2G）。这些表明，GTP能改善结肠和回肠结构，促进消化和吸收，并减少脂肪积累和细胞增大。

▼ 结果三

GTP对Ob/Ob小鼠肠道微生物的影响

与对照组相比，Mock组肠道细菌和噬菌体多样性减少。高浓度GTP干预后，细菌和噬菌体多样性显著增加。主成分分析显示，高浓度GTP组样本更聚集，说明GTP对肠道菌群有良好影响，可改善ob/ob小鼠肠道微生态（图3）。肠道菌群主要有厚壁菌门、拟杆菌门等。与对照组比，高脂饮食组厚壁菌门增加，变形菌门和放线菌门减少。而高浓度GTP干预后，厚壁菌门降低，变形菌门和放线菌门增加。在属水平上，高脂饮食导致放线菌属减少，肠杆菌属增加。GTP干预后肠杆菌属降低。在种水平，高脂饮食降低双歧杆菌种丰度，增加木糖葡萄球菌等。GTP干预后，有益菌如双歧杆菌种显著增加（图4A-D）。

图3. GTP对ob/ob小鼠肠道微生物α多样性和β多样性的影响

▼结果四

GTP对Ob/Ob小鼠肠道噬菌体影响及与细菌宿主的相关性

优势肠道噬菌体主要属于有尾噬菌体目。与对照组相比，Mock组丝状病毒科丰度增加，而肌病毒科减少。高浓度GTP干预后，丝状病毒科丰度显著下降。LDA分析显示，对照组、高脂饮食组和GTP干预组存在特定微生物差异。对照组有特定噬菌体种类，高脂饮食组独特的有葡萄球菌噬菌体和乳酸菌原噬菌体，而GTP干预组则有乳酸菌原噬菌体Lj965和乳酸菌噬菌体KC5a两种独特的噬菌体（图4E-F）。PathSeq揭示噬菌体与宿主细菌间复杂关系。在各组中链球菌、葡萄球菌等宿主菌丰度高，其噬菌体丰度低。对照组和高脂饮食组中，志贺菌及其噬菌体丰度显著，GTP干预后降低（图4G）。这表明ob/ob基因缺失可能扰乱肠道菌群，增加病原体。GTP组志贺菌及其噬菌体丰度显著降低，说明GTP能减少病原体、恢复菌群平衡。

图4. GTP对ob/ob小鼠肠道细菌和噬菌体组成的影响

▼ 结果五

GTP对Ob/Ob小鼠肠道特定代谢物组成和代谢途径的影响

通过UPLC-MS/MS代谢组学分析，本研究发现Ob/ob小鼠的粪便样本中肠道代谢物组成有显著差异。高脂肪饮食显著影响代谢物组成。进一步共确定了171种代谢物，主要是短链脂肪酸、碳水化合物等。与对照组相比，高脂饮食组肌氨酸等代谢物增加，而苹果酸等减少。GTP干预组有益代谢物如苯丙酸显著增加，有害代谢物如3-羟基丁酸减少（图5A-E），这表明GTP能改善肠道代谢物组成。进一步本研究通过筛选差异代谢物来识别潜在的生物标志物，我们确定了潜在生物标志物，如对苯二酚、吲哚-3-丙酸等，它们在GTP干预组中含量显著较高（图5G-H）。这些化合物影响脂质代谢。通路富集分析揭示了主要代谢通路的显著变化，涉及亚麻酸、酮体、苯丙氨酸等的代谢及胆汁酸生物合成。葡萄糖涉及藻酸盐分解。这些发现揭示了GTP对代谢的深远影响。

图5. GTP对ob/ob小鼠肠道代谢物的物种组成和潜在生物标志物代谢物及KEGG途径分析的影响

▼ 结果六  

肠道细菌、噬菌体与代谢产物的相关性分析

作者使用Cytoscape软件对三组ob/ob小鼠的肠道微生物、噬菌体和代谢产物进行了全面的相关性分析，揭示了这些元素间的共存和相互作用，为揭示代谢紊乱的机制提供了见解。分析发现，某些差异代谢产物如二十二碳五烯酸等与显著差异细菌存在显著正相关。而另一方面，4-羟基苯丙酮酸与多种细菌和噬菌体存在显著负相关，特定细菌与马尿酸、α-猪脱氧胆酸也存在显著负相关。此外，还观察到草酸与乳杆菌噬菌体KC5a之间的负相关（图6）。

图6. 差异代谢和显著差异种属（种属水平）相关网络图

全文链接：

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38852447/