过量脂质积累引发的代谢紊乱已成为全球性健康挑战，肥胖及相关代谢疾病（如 2 型糖尿病、非酒精性脂肪肝、心血管疾病）发病率激增，给公共卫生系统带来沉重负担，亟需安全可持续的干预手段。传统药物治疗虽能缓解症状，但长期使用存在副作用，因此转向天然生物活性化合物与生活方式干预相结合的协同策略成为研究热点。纳豆激酶（NK）是枯草芽孢杆菌产生的丝氨酸蛋白酶，具有调脂、抗血栓、降压等特性，是改善脂质代谢紊乱的潜在候选物，但野生型菌株存在 NK产量低、发酵成本高的问题，限制了其工业应用。青稞作为青藏高原特色谷物，富含β- 葡聚糖、多酚和膳食纤维，具有降胆固醇、抗炎等活性，但目前多局限于传统食品加工，功能价值未充分挖掘，通过微生物发酵技术实现其高值化利用迫在眉睫。UV 诱变法是微生物酶优化的经典物理方法，但枯草芽孢杆菌NK高产的分子机制（尤其是突变位点与 NK生物合成通路的系统性关联）仍需深入阐明；此外，运动干预可通过激活 AMPK/SIRT1 信号通路改善脂质代谢，但与NK的协同作用及分子机制尚未明确，限制了“天然产物 + 运动”联合策略的临床应用。

2026年1月31日研究团队在《Food Research International》发表了一篇“Isolation and screening of Bacillus subtilis for highland barley fermentation and the effect of its fermentation broth on lipid metabolism in high-fat diet-fed mice”文章，通过迭代 UV 诱变筛选高产 NK 的枯草芽孢杆菌突变株，结合基因组和转录组多组学分析，解析其高产 NK 的分子机制。以青稞为底物，制备富含 NK 的发酵液，建立 “青稞 - 枯草芽孢杆菌 - NK” 生产体系。在高脂饮食诱导肥胖小鼠模型中，评估青稞发酵液单独及与有氧运动联合干预对脂质代谢的改善效果，明确二者的协同作用。从基因和蛋白水平阐明联合干预调控脂质代谢的核心通路，为肥胖及代谢紊乱的天然干预策略提供理论依据和实验支持。

菌株筛选与诱变：从商用纳豆产品中分离鉴定出枯草芽孢杆菌 X1 作为出发菌株，通过 UV 诱变（最优照射时间 80s，致死率 87.15%）筛选获得高产 NK 突变株 HS1，其 NK 活性达 804.803 IU/mL，是出发菌株的 2.47 倍，且经 5 代传代后酶活性波动小于 5%，遗传稳定性优良。

多组学解析高产机制：基因组与转录组分析显示，HS1 中 NK 编码基因 aprE 转录水平上调 2.01 倍，其负调控因子（abrB、sinR、scoC 等）表达下调，正调控因子（sinI、spo0A 等）及 SRP-sec 分泌系统相关基因（secY、secE 等）表达上调；同时色氨酸代谢通路显著富集，可能通过群体感应调控 NK 合成。

动物实验效果：联合干预（青稞发酵液 + 有氧运动）显著抑制高脂饮食小鼠体重增长，改善血清脂质谱（降低 T-CHO、TG、LDL-C，升高 HDL-C），降低肝酶（ALT、AST）活性，缓解肝脂肪变性；分子层面，联合干预下调脂质合成基因（ACC1、FAS）、上调脂质分解基因（AdipoQ、Atgl），同时升高 SIRT1、AMPK 蛋白水平，降低 PPARγ 蛋白水平，协同调控脂质代谢。

本研究构建了 “菌株诱变 - 发酵体系 - 动物验证 - 机制解析” 的完整研究链条，不仅阐明了枯草芽孢杆菌 NK 高产的分子机制，还为肥胖及代谢紊乱提供了 “天然产物 + 运动” 的非药物协同干预策略，为相关功能食品开发和临床转化提供了科学依据。

参考资料：Isolation and screening of Bacillus subtilis for highland barley fermentation and the effect of its fermentation broth on lipid metabolism in high-fat diet-fed mice（DOI:10.1016/j.foodres.2025.117961）