灰树花水溶性葡聚糖通过调节慢性炎症的减肥作用

研究背景

全球超半数人口受肥胖影响，伴随高脂血症、慢性炎症和胰岛素抵抗，导致脂肪肝、心血管疾病等并发症。慢性炎症和肥胖之间的联系已得到广泛研究，高脂饮食（HFD）激活Toll样受体4（TLR4）信号通路，触发NF-κB介导的炎症因子（TNF-α, IL-6等）释放，形成慢性炎症。

尽管降脂药物（贝特类、阿昔莫司、洛伐他汀和辛伐他汀）具有适度的临床疗效，但其潜在的不良反应（包括横纹肌溶解和肝毒性）不可忽略。据报道，天然产品可预防高脂血症和调节慢性炎症，因此，它们是治疗肥胖症的候选药物，与降脂药物相比，成本更低且副作用更少。灰树花（Grifola frondosa）多糖已知具抗炎、降脂活性，然而，从G.frondosa中纯化的聚糖的结构及其通过调节慢性炎症的抗肥胖作用尚未得到系统报道。

吉林大学生命科学学院的王迪团队在《Frontiers in Immunology》上发表了题为《The anti-obesity effects of a water-soluble glucan from Grifola frondosa via the modulation of chronic inflammation》的论文^[1]。研究发现灰树花多糖的抗肥胖作用与神经酰胺Cer的抑制有关，通过下调DIO小鼠中TLR4介导的促炎症信号级联反应。这些结果支持GFPA作为针对慢性炎症的抗肥胖剂的使用。

研究内容及结果

1、灰树花多糖(GFPA)的纯化、特性研究和结构表征：

研究团队成功从灰树花中提取纯化得到水溶性葡聚糖GFPA，主链为→4)-α-D-Glcp-(1→，含分支结构→4,6)-β-D-Glcp-(1→（分子量4188.9 kDa）。

单糖组成：99.73%葡萄糖（Glc），微量半乳糖（Gal）和岩藻糖（Fuc） （图1、2，表1、2）。

图1 GFPA的纯化与一级结构表征。GFPA采用（A）DEAE-52阴离子交换柱和（B）Chromdex 200制备级层析柱进行纯化。其表征及糖基组成通过以下技术确定：（C）紫外光谱分析，（D）单糖组分色谱图，（E）均一性及分子量测定，（F）分子构型分析，以及（G）傅里叶变换红外光谱分析。

表1 GFPA的甲基化分析

图2 通过核磁共振（NMR）和扫描电子显微镜（SEM）对GFPA进行结构表征。

（A）氢谱（1H-NMR）、（B）碳谱（13C-NMR）、（C）COSY、（D）NOESY、（E）HSQC及（F）HMBC分析了GFPA的分子结构；（G-J）通过不同放大倍率的SEM图像（G）5000倍，标尺：5 μm；（H）2000倍，标尺：10 μm；（I）1000倍，标尺：20 μm；（J）500倍，标尺：50 μm）观测了GFPA的形态特征。

表2 GFPA的氢谱（¹H）与碳谱（¹³C）核磁共振化学位移数据汇总

2、抗肥胖效应：

实验结果表明，高脂饮食(HFD)小鼠经GFPA（50/100 mg/kg）干预8周后，体重、血糖显著降低（p < 0.05）。此外，小鼠的血脂改善，表现为血清甘油三酯（TG）、总胆固醇（TC）、低密度脂蛋白（LDL-C）减少，高密度脂蛋白（HDL-C）增加（p < 0.05）。此外，脂肪组织病理得到改善，表现为附睾（eWAT）、腹股沟（iWAT）、肾周（pWAT）脂肪细胞缩小，炎症浸润减轻。此外，肝酶（ALT/AST）水平显著下降（p < 0.05），肝组织脂肪变性、炎症浸润及脂滴积累减少（图3、4）。

图3 GFPA对饮食诱导肥胖（DIO）小鼠高脂血症的抑制作用。

为期八周的GFPA给药降低了高脂饮食（HFD）喂养小鼠血清中（A）甘油三酯（TGs）、（B）总胆固醇（TC）和（C）低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）的浓度，并提高了（D）高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）的浓度；同时降低了肝脏中（E）TGs、（F）TC和（G）LDL-C的浓度，并提高了（H）HDL-C的浓度。通过苏木精-伊红（H&E）染色评估（I）附睾白色脂肪组织（eWAT）、（J）腹股沟白色脂肪组织（iWAT）和（K）腹膜后白色脂肪组织（pWAT）的病理改变（放大倍数：200×；标尺：50 μm）。黑色箭头指示HFD喂养小鼠淋巴细胞炎症浸润区域。

图4 GFPA缓解饮食诱导肥胖（DIO）小鼠肝脏脂肪变性​。

在高脂饮食（HFD）喂养的小鼠中，GFPA抑制了血清中（A）ALT（丙氨酸氨基转移酶）和（B）AST（天门冬氨酸氨基转移酶）的浓度，以及肝脏中（C）ALT和（D）AST的浓度。通过（E）苏木精-伊红（H&E）染色（放大倍数：200×；标尺：50 μm）和（F）油红O染色（放大倍数：200×；标尺：50 μm）评估肝脏病理改变。黑色箭头指示HFD喂养小鼠淋巴细胞炎症浸润区域，红色箭头指示HFD喂养小鼠的肝细胞气球样变性、胞质空泡化和细胞肿胀。

3、GFPA通过抑制TLR4/NF-KB信号来改善代谢炎症：

血清/肝脏炎症因子TLR4、MyD88、TRAF6、TNF-α、IL-6、IL-1β水平显著降低（p < 0.05）。此外，血清和肝脏神经酰胺（Cer）含量下降，阻断TLR4/NF-κB信号通路激活（图5、6）。

图5 GFPA降低了高脂饮食（HFD）喂养小鼠血清中（A）神经酰胺（Cer）、（B）TLR4、（C）MyD88、（D）TRAF6、（E）TNF-α、（F）IL-6和（G）IL-1β的浓度，以及肝脏组织中（H）Cer、（I）TLR4、（J）MyD88、（K）TRAF6、（L）TNF-α、（M）IL-6和（N）IL-1β的浓度。

图6 GFPA通过调节TLR4/NF-κB信号通路减轻饮食诱导肥胖（DIO）小鼠肝脏代谢性炎症​。GFPA抑制了高脂饮食（HFD）喂养小鼠肝脏中TLR4、MyD88、TRAF6、TNF-α、IL-6和IL-1β的表达水平，以及IKK(α+β)、IκBα和NF-κB的磷酸化水平。定量数据以甘油醛-3-磷酸脱氢酶（GAPDH）或相应总蛋白浓度进行标准化。

总结

该研究系统地对从灰树花中获得的纯化多糖GFPA进行结构表征。在喂食HFD的小鼠中，GFPA减轻了肝脏脂肪变性和炎症反应，并表现出强大的抗肥胖作用。这些作用被证明与通过TLR 4/NF-kB信号传递抑制慢性炎症有关。这些数据支持GFPA作为针对慢性炎症的药物的应用，用于治疗肥胖。

 参考文献

1. Jiang, X., et al., The anti-obesity effects of a water-soluble glucan from Grifola frondosa via the modulation of chronic inflammation. Frontiers in Immunology, 2022. 13.