肥胖已成为全球流行病，不仅带来重大健康挑战，还会升高多种慢性疾病风险。现有干预手段中，生活方式调整需长期坚持，而药物治疗虽见效快却常伴随严重副作用（如西布曲明等药物的心血管风险）。近年来研究发现，肠道菌群在肥胖发生中起关键作用，其中机会致病菌（如阴沟肠杆菌）可能加剧肥胖，而有益菌（如植物乳植杆菌、双歧杆菌）则与体重降低和代谢改善相关。合生元（益生菌与益生元的组合）作为调节肠道菌群的潜在策略，被认为可改善宿主代谢健康，因此本研究旨在开发新型合生元并探究其作用机制

研究方法

（1）基因组分析：通过 COG 和 CAZy 数据库对植物乳植杆菌 LLY-606 进行全基因组分析，筛选其可利用的碳源，确定低聚半乳糖（GOS）为该菌株的特定生长底物。

（2）动物实验：以高脂饮食诱导的肥胖 C57BL/6J 小鼠为模型，分为对照组（正常饮食）、HFD 组（高脂饮食）、HM 组（高脂饮食 + 植物乳植杆菌）、HG 组（高脂饮食 + GOS）、HS 组（高脂饮食 + LP-GOS）等，干预 8 周，检测体重、代谢指标、肠道菌群及组织变化。

（3）人体试验：纳入 60 名 18-65 岁、BMI 28-35 kg/m² 的肥胖者，随机分为合生元组（30 人，每日补充 LP-GOS）和安慰剂组（30 人，每日补充麦芽糊精），干预 3 个月，最终 40 人完成试验，检测 BMI、体脂、血脂等指标。

（4）机制验证：通过精氨酸合成抑制剂（MDLA）、抗生素清除肠道菌群、CRISPR-Cas9 敲除植物乳植杆菌 Ass1 基因（精氨酸合成关键基因）等实验，验证精氨酸的介导作用及 AMPK 通路的激活。

研究结果

1）动物实验结果：LP-GOS 可显著抑制高脂饮食小鼠的体重增加，改善葡萄糖耐受性和胰岛素敏感性，降低血清甘油三酯、总胆固醇及瘦素水平，减少肝脏脂质积累；同时调节肠道菌群（增加植物乳植杆菌、双歧杆菌等有益菌丰度），并显著提高血清和粪便中的精氨酸水平，且精氨酸与代谢指标呈负相关。

2）人体试验结果：干预后，合生元组的 BMI、体脂量、内脏脂肪面积、腰围、低密度脂蛋白胆固醇等指标较基线显著降低，但体重无显著变化；安慰剂组无显著改善。

3）机制验证结果：MDLA（精氨酸合成抑制剂）可部分削弱 LP-GOS 的有益作用，降低精氨酸和一氧化氮（NO）水平，抑制 AMPK 磷酸化；抗生素清除肠道菌群后，LP-GOS 仍能改善肥胖，证实其可独立作用；敲除 Ass1 基因后，LP-GOS 的效果消失，证实植物乳植杆菌可自主合成精氨酸，通过精氨酸 - NO-AMPK 通路发挥作用。

创新点

（1）开发了由植物乳植杆菌 LLY-606 和 GOS 组成的新型合生元（LP-GOS），并通过基因组分析证实 GOS 是该菌株的特定底物，二者协同作用更优。

（2）首次明确精氨酸是 LP-GOS 改善肥胖相关代谢障碍的关键介导信号分子，通过激活 AMPK 通路发挥作用，且这一机制在动物和人体中均得到验证。

（3）证实植物乳植杆菌 LLY-606 可独立合成精氨酸，不依赖宿主肠道菌群，为合生元的作用机制提供了新见解。

参考文献：Shi R, Wei J, Ye J, Song X, Yang X, Zhang Y, Liu S, Ren J, Wang D, Zhao Z, Liu Z, Wang Y, Zhao B, Xiao C, Dai X, Ai L, Liu X. The novel synbiotic (Lactiplantibacillus plantarum and galacto-oligosaccharides) ameliorates obesity-related metabolic dysfunction: Arginine as a key mediator signaling molecule. J Adv Res. 2025 Jun 20:S2090-1232(25)00450-3. doi: 10.1016/j.jare.2025.06.041IF: 13.0 Q1 . Epub ahead of print. PMID: 40545235.