芦丁+植物乳杆菌 HAC03：解锁协同抗肥胖密码，提升黄酮类生物利用度新方案

肥胖是一种以异常或过量脂肪堆积为特征的慢性疾病，可引发高血压、2 型糖尿病、血脂异常和脂肪肝等多种健康风险。根据世界卫生组织数据，2022 年全球 18 岁及以上成年人中，超重者达 25 亿（占全球成年人口 43%），其中肥胖者超 8.9 亿（占 16%）。预计到 2030 年，全球超重成年人将接近 30 亿，约占成年人口的 50%。肥胖问题的日益严峻，促使人们不断探索安全有效的干预方式，而植物提取物中的天然化合物在体重和代谢紊乱管理中有着悠久的应用历史。

类黄酮是植物中广泛存在的植物化学物质，已鉴定出超过 10,000 种变体，广泛分布于水果、蔬菜等植物来源中。芦丁作为含量最丰富的类黄酮之一，已被证实具有显著的抗肥胖潜力，但由于生物利用度低，其在肥胖治疗中的临床应用受到限制。类黄酮分为苷元和糖苷两类，糖苷是糖结合型苷元，这种结构差异会影响其吸收机制和速率，进而影响生物利用度 —— 即到达全身循环并发挥生物效应的物质比例。例如，芦丁的苷元形式槲皮素因不含糖分子而疏水性更强，主要通过消化道被动扩散在小肠吸收；而包括芦丁在内的大多数糖苷在小肠吸收较差，需经酶水解才能有效被肠道吸收。

然而，人类和小鼠等哺乳动物缺乏水解糖苷所需的酶，这一过程依赖于结肠内肠道菌群产生的相关酶类。芦丁的代谢由肠道菌群（如乳杆菌属、拟杆菌属、肠球菌属）产生的 α-L - 鼠李糖苷酶和 β-D - 葡萄糖苷酶介导，α-L - 鼠李糖苷酶将芦丁转化为异槲皮素，β-D - 葡萄糖苷酶再将异槲皮素转化为槲皮素，进而促进其在结肠上皮细胞的吸收。值得注意的是，异槲皮素作为芦丁的微生物中间糖苷，在人体小肠中的生物利用度最高，其次是槲皮素，芦丁的吸收最差。已有研究尝试通过类黄酮与微生物组合提升特定疾病的治疗效果，但多采用复杂混合物，难以明确具体分子机制。

2025年10月2日，Research Institute of Life Science, Handong Global University, Pohang, Republic of Korea的Ah-Ram Kim在Food Chemistry在线发表题为“Inducing a synergistic anti-obesity effect by increasing the bioavailability of the flavonoid rutin with a L. plantarum strain”的研究性论文，在这项研究中聚焦于抗肥胖潜力强但生物利用度受限的芦丁，通过生物信息学方法筛选出具有芦丁水解能力、且安全性和抗肥胖功效已得到证实的植物乳杆菌属菌株，探究其与芦丁联合使用的协同抗肥胖效应，并通过体外和体内综合分析，阐明二者协同作用的分子机制。

图1. 植物乳杆菌HAC03在体外将芦丁水解为异槲皮素和槲皮素。（a）第6天时，含有芦丁、植物乳杆菌HAC03或两者的培养基的HPLC-DAD-MS分析；（b-c）在各种生长培养基中，植物乳杆菌HAC03在含CaCO3的无葡萄糖MRS肉汤（MRS-g + C）中的pH值下降幅度最小，菌落形成单位（CFU）计数最高；（b）植物乳杆菌HAC03在不同培养基中的pH值变化；（c）植物乳杆菌HAC03在不同培养基中的生长曲线；（d）六天内，植物乳杆菌HAC03和芦丁培养基中芦丁、异槲皮素和槲皮素的浓度变化。

植物乳杆菌 HAC03 的体外芦丁水解活性：通过 KEGG 数据库筛选发现，植物乳杆菌、嗜酸乳杆菌和鼠李糖乳杆菌理论上具备芦丁水解所需酶基因，但实验证实仅植物乳杆菌 HAC03 能有效水解芦丁。在添加碳酸钙的无葡萄糖 MRS 培养基（MRS-g+C）中，HAC03 培养 6 天内，芦丁浓度逐渐下降，异槲皮素快速增加，槲皮素缓慢上升（图 1a、d）。该培养基能维持稳定 pH，保障 HAC03 生长（图 1b、c），而鼠李糖乳杆菌 ATCC 53103 虽在数据库中显示有相关基因，却未检测到芦丁水解产物（补充图 2a、d）。

图2. 芦丁与植物乳杆菌HAC03联合对DIO小鼠体重的影响。(a) 动物实验期间的体重变化；(b) 第1周至第14周的总体重增加量；(c) 平均每日食物摄入量；(d) 14周治疗后组织重量，包括肝脏、皮下脂肪组织（SAT）、附睾脂肪组织（EAT）、肠系膜脂肪组织（MAT）和棕色脂肪组织（BAT）；(e-h) 血清中与肥胖相关的生化标志物：(e) 甘油三酯，(f) 总胆固醇，(g) 低密度脂蛋白（LDL），(h) 高密度脂蛋白（HDL）。

芦丁与植物乳杆菌联合对体重的影响：14 周动物实验显示，各组日均进食量无显著差异（除低脂饮食组）（图 2c），但所有测试组体重增长均显著低于高脂饮食（HFD）组（图 2a、b）。芦丁 + 植物乳杆菌 HAC03 组（R+LP）体重增长最少，显著低于单独芦丁组（R）、单独 HAC03 组（LP）及槲皮素 + HAC03 组（Q+LP）（图 2b）。该组肝脏及皮下、附睾、肠系膜、棕色脂肪组织重量均最低（图 2d），血清中甘油三酯、总胆固醇、低密度脂蛋白（LDL）水平显著降低，高密度脂蛋白（HDL）水平改善（图 2e-h），且在剂量减半的情况下效果优于单独治疗，体现协同作用。

图3. 芦丁与植物乳杆菌HAC03联合对不同脂肪组织中脂肪细胞大小的影响。（a、c、e、g）各组脂肪组织（皮下脂肪组织、腹内脂肪组织、肌肉内脂肪组织和棕色脂肪组织）的组织学特征。显示了用苏木精和伊红染色的脂肪组织切片（×200）的代表性显微照片；（b、d、f、h）各组脂肪细胞大小的测量结果。

联合处理对肠系膜脂肪组织（MAT）脂肪细胞大小的影响：组织学分析显示，R+LP 组在所有脂肪组织中均展现出最显著的脂肪细胞缩小效果（p<0.001）（图 3b、d、f、h）。其中 MAT 中脂肪细胞大小较 HFD 组减少 73.05%，是所有脂肪组织中降幅最大的，且显著小于 R 组、LP 组和 Q+LP 组（图 3b、h）；而附睾脂肪组织（EAT）降幅仅为 24.78%。鼠李糖乳杆菌相关组别虽能缩小脂肪细胞，但效果不及 R 组，且组间无显著差异（补充图 4b、d、f、h）。

图4. 芦丁与植物乳杆菌HAC03联合对肥胖相关基因表达的影响。(a) 棕色脂肪组织（BAT）中脂肪酸合成相关基因（FAS、ACC、PPARγ和SREBP-1c）的相对基因表达；(b) 棕色脂肪组织（BAT）中β-氧化相关基因（PPARα、PGC1α、CPT1和ACOX1）的相对表达；(c) 棕色脂肪组织（BAT）中产热相关基因（UCP1和PRDM16）的相对表达；(d) 白色脂肪组织（SAT）中棕色化相关基因（UCP1和PRDM16）的相对表达。

联合处理对肥胖相关基因表达的影响：在 MAT 中，R+LP 组脂肪合成相关基因（FAS、ACC、PPARγ、SREBP-1c）表达显著降低，β- 氧化相关基因（PPARa、PGC1a、CPT1、ACOX1）表达显著升高，且与 R 组、LP 组、Q+LP 组存在统计学差异（图 4a、b）。在棕色脂肪组织（BAT）中，该组产热相关基因（UCP1、PRDM16）表达显著增加；在皮下脂肪组织（SAT）中，褐变相关基因（UCP1、PRDM16）表达也显著升高（图 4c、d）。而鼠李糖乳杆菌联合组仅部分基因与 HFD 组有差异，与其他组别无显著区别（补充图 5a、b）。

图5. 芦丁与植物乳杆菌HAC03组合对肠道微生物群组成的影响。α多样性指数：（a）观察到的操作分类单元（OTUs）；（b）逆Simpson指数；（c）Shannon指数；（d）β多样性分析；（e）乳杆菌属的相对丰度；（f）与肥胖相关的特定肠道微生物群的相对丰度；（g）与类黄酮代谢相关的特定肠道微生物群的相对丰度。所有肠道微生物群分析均使用粪便样本进行。

联合处理对肠道菌群的影响：α 多样性分析显示，HFD 组微生物丰富度和均匀度显著低于低脂饮食（LFD）组，而 R+LP 组可逆转这一降低趋势（图 5a、c）。β 多样性分析中，R+LP 组微生物组成在 PCoA1 轴（占 25.32% 变异）上接近 LFD 组（图 5d）。属水平上，R 组乳杆菌属丰度显著降低，而 R+LP 组显著升高（图 5e）。与 HFD 组相比，R+LP 组粪肠球菌属丰度降低，毛螺菌科丰度升高（图 5f），颤螺菌科和埃格特菌科丰度也显著增加（图 5g）。

图6. 芦丁与植物乳杆菌HAC03组合对植物乳杆菌沿肠道分布的影响。(a) 实验样本采集的肠道位置（十二指肠、回肠、结肠和粪便）；(b) 植物乳杆菌在肠道不同位置的相对组成：(b)十二指肠，(c)回肠，(d)结肠，(e)粪便。植物乳杆菌的相对组成以通用细菌的16S rRNA基因为参照进行了标准化。

联合处理对植物乳杆菌 HAC03 回肠定植的影响：定量 PCR 检测显示，R+LP 组中 HAC03 在回肠的丰度显著升高，而单独 LP 组与 HFD 组无显著差异（图 6c）。十二指肠和结肠中各测试组 HAC03 丰度无显著增加（图 6b、d），粪便中 LP 组和 R+LP 组虽有轻微升高，但未体现出回肠中的显著差异（图 6e），表明芦丁能促进 HAC03 在回肠定植。

图7. 定位于回肠的植物乳杆菌HAC03可提高芦丁的生物利用度。（a-d）动物实验后不同肠道区域和部位中植物乳杆菌的相对组成：（a）十二指肠，（b）回肠，（c）结肠和（d）粪便；（e-g）血清质谱分析：（e）芦丁，（f）异槲皮素和（g）槲皮素。植物乳杆菌的相对组成以普遍细菌的16S rRNA基因为基准进行了标准化。

联合处理对芦丁向异槲皮素和槲皮素转化的影响：伪无菌小鼠实验显示，R+LP 组门静脉血液中，给药 30 分钟时异槲皮素浓度达 8.61μM，1 小时降至 4.52μM，同时检测到芦丁和槲皮素（图 7f、g）；而单独 R 组仅检测到芦丁（0.5 小时 8.49μM，1 小时 7.48μM）和微量异槲皮素，未检测到槲皮素（图 7e、f）。肠道分布检测显示，HAC03 优先定植于回肠（图 7b），证实其在体内能促进芦丁水解，提升生物利用度。

本研究证实植物乳杆菌 HAC03 可在体内外将芦丁水解为异槲皮素和槲皮素，二者联合对饮食诱导肥胖小鼠具有显著的协同抗肥胖作用。与单独治疗相比，联合给药能更有效降低体重、缩小脂肪细胞体积、改善肥胖相关血清生物标志物，同时抑制脂肪合成基因表达、增强脂肪酸 β- 氧化基因表达。肠道菌群分析表明，联合处理可恢复紊乱的微生物群落结构，富集多酚代谢相关细菌。植物乳杆菌 HAC03 在回肠的特异性定植是关键机制，其能将芦丁转化为生物利用度更高的异槲皮素，进而发挥抗肥胖功效。该研究阐明了黄酮类化合物与益生菌协同作用的分子机制，突破了芦丁生物利用度低的瓶颈，为肥胖治疗提供了安全有效的单一黄酮 + 单一益生菌组合方案，尤其在抑制内脏脂肪积累方面具有潜在应用价值，同时强调了肠道微生物空间分布分析对揭示作用机制的重要性。

参考文献：Youn-Goo Kang, Seongjae Jang, Bobae Kim, Jongcheol Seo, Ah-Ram Kim. Inducing a synergistic anti-obesity effect by increasing the bioavailability of the flavonoid rutin with a L. plantarum strain, Food Chemistry, Volume 495, Part 2, 2025, 146498. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2025.146498.