平菇（Pleurotus ostreatus）是仅次于双孢蘑菇的第二大担子菌食用菌，具有丰富的营养和药用价值。平菇的子实体富含膳食纤维和多糖，研究表明，膳食纤维在调节肠道微生物菌群和改善代谢紊乱方面具有重要作用。河南大学国家食用菌加工技术研发专业中心2024年发表于《International Journal of Biological Macromolecule》的研究中，采用碱提法制备平菇不溶性膳食纤维（Pleurotus ostreatus insoluble dietary fiber，POIDF），并检测其理化性质。本研究通过高脂饮食诱导的大鼠肥胖模型，系统评估POIDF对肥胖相关生理指标、肠道微生物菌群和肝脏代谢的调节作用，并揭示其潜在的作用机制。

POIDF的理化性质

采用碱提法提取POIDF，提取率为28%。通过傅里叶变换红外光谱（FT-IR）分析，POIDF显示出纤维素和半纤维素的典型结构（图1A）。X射线衍射（XRD）结果显示，POIDF具有典型的纤维素I型晶体结构（图1B）。动态光散射（DLS）分析表明，POIDF的粒径分布不均匀，且在水溶液中分散性较差（图1）。这些理化性质表明POIDF具有良好的结构稳定性和潜在的生物活性。

图1 POIDF的FT-IR光谱 (A)、XRD图谱 (B)和DLS图像 (C)

POIDF对肥胖大鼠生理指标的影响

通过高脂饮食诱导大鼠肥胖模型。成功建立肥胖模型后，将大鼠随机分为五组，包括模型组、阳性对照组、以及三个不同剂量的POIDF处理组。实验发现，POIDF组大鼠的增重率显著低于模型组和对照组（P＜0.05），且高剂量组效果最为显著（图2A）。与模型组相比，POIDF补充组的BMI指数、Lee,s指数、脂肪指数和肝脏指数均显著降低（P＜0.05），表明POIDF可以减轻肥胖大鼠附睾脂肪和肝脏的重量，从而降低体重。此外，与模型组相比，POIDF可显著降低肥胖大鼠的TG、LDL-C和NEFA水平，抑制肥胖大鼠单位面积的附睾脂肪的大小（图2B-J）。

进一步分析发现，与模型组相比，POIDF组大鼠肝脏中的超氧化物歧化酶（SOD）水平显著提高，丙二醛（MDA）含量显著降低（P＜0.05，图3A-B），表明POIDF能够改善肥胖大鼠肝脏中的氧化应激状态。肝脏和附睾脂肪的苏木精-伊红（H&E）染色结果显示，POIDF补充可显著改善高脂饮食引起的的肝脏损伤和脂肪组织病理变化，且以中剂量组效果最为显著（图3C-J）。

图2 (A)POIDF补充期间的体重 (B)BMI指数 (C)Lee,s指数 (D)脂肪指数 (E)肝脏指数 (F)每单位面积的脂肪细胞数量 (G-J)血清TG、TC、LDL-C和NEFA水平

图3 (A)肝脏MDA含量 (B)肝脏SOD水平 (C)肝组织和附睾脂肪的H&E染色

POIDF对肠道微生物菌群的调节作用

采用16S rRNA基因组测序技术分析大鼠肠道菌群的组成和功能变化。结果表明，POIDF补充可以逆转由高脂肪饮食诱导的肠道菌群结构变化。在门水平上，POIDF补充组的厚壁菌门（Firmicutes）与拟杆菌门（Bacteroidetes）的比例显著增加（p＜0.05），螺旋体门（Spirochaetes）的相对丰度降低（p＜0.05，图4F）。在属的水平上，高脂饮食降低了阿氏克罗伊茨菌（Adlercreutzia）、罗斯拜瑞氏菌（Roseburia）、乳酸杆菌（Lactobacillus）等的相对丰度，而添加POIDF可恢复这些有益菌的丰度（p＜0.05，图4G）。此外，通过代谢组学分析评估肠道微生物群的潜在功能，发现POIDF可逆转高脂饮食引起的脂类代谢、糖代谢、能量代谢和氨基酸代谢的改变（图4）。POIDF不仅调节肠道降解后细菌群落的比例，而且可能调节盲肠内容物中代谢产物的水平。这些结果表明，POIDF不仅调节肠道菌群的组成，还能通过微生物代谢产物的改变，对宿主的代谢健康产生积极影响。

图4 (A)肠道微生物的物种积累曲线 (B)维恩图 (C-D)α多样性组差异图 (E)LefSe簇图 (F)门级 (G)属级 (H-I)功能差异分析 (J-L)SCFA水平。

通过TMT（Tandem Mass Tagging）定量蛋白组学技术，对对照组、模型组和POIDF中剂量组（POIDF-M）的肝组织进行非靶向蛋白质组学研究。结果显示，与模型组相比，POIDF-M组共鉴定出786个差异表达蛋白，其中上调596个，下调190个（图5 A-B）。KEGG通路富集分析发现，POIDF可能通过视黄醇代谢、PPAR信号通路、脂肪细胞因子信号通路、氨基酸生物合成和类固醇生物合成信号通路在减脂中发挥作用。此外，通过关键差异蛋白的表达谱分析，差异蛋白同时富集在多个信号通路中，表明POIDF可能通过协同调控多个信号通路，发挥其减脂和代谢调节作用（图5F-G）。

图5 (A-B)肝脏显著差异蛋白火山图 (C)差异蛋白维恩图 (D-E)通路富集统计 (F)路径术语的网络分析 (G)关键差异蛋白的表达谱

本研究利用高脂饮食诱导的大鼠肥胖模型，深入探究了平菇不溶性膳食纤维（POIDF）对肥胖大鼠的调节作用，并通过蛋白质组学和代谢组学分析揭示了其潜在机制。结果显示，POIDF可显著改善肥胖大鼠的体重、脂肪堆积、血脂水平和肝脏氧化应激状态，并通过调节肠道菌群结构和功能，恢复有益菌丰度，改善宿主代谢。此外，POIDF还通过调控肝脏中多个关键信号通路（如视黄醇代谢、PPAR信号通路等）发挥减脂和代谢调节作用。该研究为平菇膳食纤维的开发应用及肥胖干预提供了科学依据。

原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0141813024076669