核心提示：茶树菇多糖(ACP)已被证明具有多种健康益处，但其抗肥胖作用和潜在机制知之甚少。目前的研究人员已达成共识，即肠道微生物群是肥胖相关疾病发展的关键因素。肠道微生物群和代谢物的调节是抑制宿主炎症的有前途的策略，从而预防肥胖和相关的代谢疾病。因此，本研究旨在通过靶向肠道微生物群和代谢物来研究ACP在高脂饮食(HFD)诱导的肥胖小鼠中的有益作用。
摘要
1.茶树菇多糖(ACP)已被证明具有多种健康益处，但其抗肥胖作用和潜在机制知之甚少。
2.本研究旨在通过靶向肠道微生物群和代谢物来研究ACP在高脂饮食(HFD)诱导的肥胖小鼠中的有益作用。在HFD喂养的小鼠中补充9周ACP可减轻体重、脂肪堆积、胰岛素抵抗受损、血脂水平和肝损伤，这与促炎因子呈负相关，尤其是肿瘤坏死因子-α(TNF-α)和白细胞介素-6(IL-6)。
3.ACP不仅恢复HFD引起的肠道紊乱，如脱硫弧菌和颤杆菌的消减以及拟杆菌属、副杆菌属、丁酸单胞菌属和杜氏菌属的富集，而且正向调节相关肠道代谢物，如紫草酮和 N-乙酰神经氨酸。Spearman的相关分析表明，ACP改变的微生物和代谢物与炎症相关指标高度相关。值得注意的是，ACP通过减少脱硫弧菌和增加副杆菌属的丰度以及相关的紫草酮水平降低，部分地大大降低了与肥胖相关的TNF-α和IL-6水平。这些发现表明，ACP可用作预防饮食引起的肥胖的益生元，而靶向特异性微生物群和代谢物可能对炎症相关疾病具有独特的治疗前景。
ACP降低TNF-α和IL-6是通过减少脱硫弧菌，增加副杆菌属和降低二烯酮水平来实现的。
主要结果：
1.ACP 可预防HFD引起的小鼠肥胖和相关代谢疾病
(1)、单独喂食HFD9周后，与HFD组相比，在HFD+ACP组中观察到显着降低(图A和B，p < 0.01)。补充ACP后，HFD喂养的小鼠的总能量摄入和能量效率显着降低(图C和D，p < 0.05)，表明ACP对体重的影响可能是由于能量摄入的减少。接下来确定ACP是否可以通过减轻脂肪和肝脏的肥大来减少体重增加。补充ACP显著降低了肝脏和附睾、肾周和腹股沟脂肪的重量，以及肝组织中的肝细胞膨胀和脂滴以及HFD喂养小鼠的脂肪细胞大小(图E-J)。
(2)、ACP治疗降低了空腹血糖和胰岛素水平，同时HOMA-IR值明显降低(图A-C，p < 0.05)。与这些结果一致，OGTT测试显示ACP处理的HFD喂养小鼠的葡萄糖水平低于单独喂养HFD的小鼠(图D)。相对于HFD组，HFD + ACP组的血脂水平(包括TC、TG、LDL-c和HDL-c)显着逆转(图E-H，p < 0.05)。此外，ACP表现出对HFD诱导的肝损伤的保护作用，如更健康的肝脏形态和更低的ALT和AST水平所示(图I-K)。
2.ACP减轻HFD喂养小鼠的肥胖相关全身炎症
由于ACP治疗后 HFD 喂养的小鼠的肥胖和相关代谢疾病得到显着改善，推测ACP可以通过减轻系统性炎症来达到效果。结果显示，在ACP治疗后，喂食HFD的小鼠的结肠长度显着增加(图A和B，p < 0.05)。组织学检查进一步显示，ACP 治疗改善了上皮破坏和炎症细胞浸润到粘膜下层(图C)，从而改善了肠道结构。与上述证据一致，在用ACP处理的HFD喂养的小鼠中，LPS、MCP-1、TNF-α、IL-1β和IL-6的血清水平降低(图E-H)。同时，所有这些炎症因子与肥胖相关指标之间的显着相关性显示在热图中(图I，p < 0.05)。我们还注意到 TNF-α和IL-6与肥胖相关指数高度相关(图3I，两个最高相关性)，表明它们可能在肥胖的发展中发挥更重要的作用。
3.ACP 可防止 HFD 引起的小鼠肠道生态失调
恢复肠道菌群失调被认为是膳食多糖发挥有益作用的重要途径，因此，我们通过对16S rRNA的V3-V4区域进行多重测序，可以观察到：在HFD组和HFD + ACP组之间明显分离(图A);在HFD喂养的小鼠中，ACP治疗增加了细菌丰富度，如ACE和Chao1指数(图B和C)，以及如Shannon和Simpson指数所示的多样性(图E和F)，表明ACP具有能够调节肠道微生物群的整体结构并提高HFD喂养小鼠的群落丰富度和多样性。
在门水平上分析了这三组的整体微生物组成。如图D所示，观察到门主要包括厚壁菌门、拟杆菌门、变形杆菌门、巴氏杆菌门、放线杆菌门、德铁杆菌门、疣微菌门和细线菌门。与 NMD 相比，HFD 消耗显着增加了厚壁菌门和变形菌门的丰度，并降低了拟杆菌门的丰度(图G-I，p < 0.001)。然而，ACP处理逆转了拟杆菌门和变形杆菌门的水平，并以非显着水平降低了厚壁菌门/拟杆菌门的比率(F/B)(图J)。 LEfSe(LDA > 3)进一步用于鉴定在HFD喂养的小鼠中通过ACP补充剂改变的特定细菌种系型。与NMD组相比，HFD组有24个系统发育型较高，23个系统发育型较低(图K)。在这47种系统发育型中，ACP逆转了HFD喂养小鼠的11种微生物群系统发育型。在属水平上的详细分析发现，潜在的病原体，即脱硫弧菌和颤杆菌是显着减少，而潜在的益生菌，即拟杆菌属、副杆菌属、丁酸单胞菌属和杜氏杆菌属，在用 ACP 处理的 HFD 喂养的小鼠中显着增加(图S3A-F, p < 0.05)。总之，这些结果表明HFD喂养小鼠的肠道菌群失调通过ACP治疗部分恢复。
4. ACP调节HFD喂养小鼠的肠道代谢物
研究提出，靶向调节肠道微生物群可以部分地预防肥胖和相关的代谢疾病，这部分取决于它们的代谢物。因此，我们通过与 Q Exactive HFX质谱仪耦合的UHPLC系统进行了非靶向代谢组学分析。峰对齐后，在正离子和负离子中共鉴定出粪便中的1178种代谢物(表 S2)。OPLS-DA分析显示代谢物具有统计学意义，并系统地表征了对HFD和ACP治疗的代谢扰动(图A)。通过质量分数> 70% 的阈值筛选两组之间显着不同的代谢物，|log2FC| > 1.2，p值<0.05。结果显示，在比较NMD和HFD组时，共鉴定出254种改变的代谢物，表明HFD喂养触发了这种改变(图B)。此外，在比较HFD和HFD + ACP组时，总共观察到22种变化的代谢物(图C)。值得注意的是，ACP处理部分恢复了HFD后发生的代谢物变化(图 5D)。进一步地说，ACP逆转了由HFD喂养引起的二烯酮、羟基可替宁、肌苷和鸟苷的增加，以及DL-谷氨酸和N-乙酰神经氨酸的减少。
5. 参与ACP抗炎作用的肠道微生物群和代谢物
鉴于肠道微生物群和代谢物在膳食多糖的抗炎症中发挥重要作用，因此我们检查了改变的6个属和6种代谢物是否与ACP调节的炎症因子相关。Spearman相关分析显示，脱硫弧菌和颤杆菌与炎症因子呈正相关，而拟杆菌属、副拟杆菌属、丁酸单胞菌属和都杜氏杆菌与炎症因子呈负相关(图A)。值得注意的是，在这些属中，脱硫弧菌属和拟杆菌属与炎症因子高度相关(图A，相关性最高)。同样，代谢物二烯酮与炎症因子密切相关(图B，相关性最高)。这些结果表明，脱硫弧菌和副拟杆菌及其相关代谢物二烯酮介导的炎症在ACP的抗肥胖功效中发挥主要作用。
为了更好地揭示ACP的抗炎作用，通过Spearman相关分析进一步分析了炎症相关肠道微生物群与代谢物之间的相互作用。结果显示，代谢物二烯酮与脱硫弧菌呈强正相关(图C;r = 0.70，p = 0.0037)，而与副拟杆菌高度负相关(图C;r = -0.78，p = 0.00068)。此外，我们注意到它还与与肥胖密切相关的炎症因子(TNF-α和 IL-6)高度相关(图C;对于TNF-α，r = 0.79，p = 0.00052;对于IL-6，r = 0.78，p = 0.00063)。因此，我们推测ACP有助于降低TNF-α和IL-6的作用，部分是通过减少脱硫弧菌和增加副拟杆菌的丰度及其相关的二烯酮水平。
结论
结果表明，饮食ACP对饮食诱导的肥胖和相关代谢疾病的改善可能是由炎症因子介导的。另外，ACP可以积极操纵肠道微生物群和相关代谢物，并已被确定与其抑制促炎因子显著相关。再者，已经提出了影响ACP功效的潜在关键微生物和代谢物。我们的研究扩展了对膳食ACP抗肥胖作用的理解，但确切的机制需要进一步研究。
