摘要
魔芋葡甘露聚糖(KonjacGlucomannan,KGM)减肥降脂作用突出且具有良好的肠道益生性，目前关于KGM调控菌群及其代谢物参与降脂作用的机制未见报道。同时，传统魔芋凝胶食品制作过程中，碱性加热条件下KGM分子链上乙酰基团脱除形成脱乙酰魔芋葡甘露聚糖(DeacetylatedKonjacGlucomannan,Da-KGM)。团队前期研究结果显示，Da-KGM并未展现出与KGM相似的降脂效果，其降脂差异的分子机制有待阐述。本研究拟从肠道菌群-胆汁酸角度探究KGM降脂作用的具体机制，进一步明确影响KGM与Da-KGM降脂活性的关键因素，主要研究内容如下： (1)明确了KGM通过肠道菌群-胆汁酸途径发挥降脂作用。建立高脂饮食诱导金黄地鼠血脂紊乱模型，分别以2%、6%和10%KGM干预5周。实验结果表明，6%和10%KGM干预可显著抑制高脂饮食导致的血清和肝脏脂质水平升高，显著降低肝脏重量，同时有效抑制高脂饮食导致的肝脏脂质空泡数量增多和脂肪细胞体积增大。盲肠内容物代谢物非靶向代谢组学分析结果表明各干预组之间存在51种差异代谢物，经类别富集分析后发现，胆汁酸类物质占比最高，为24%。同时，KEGG代谢物通路富集分析显示初级胆汁酸合成代谢途径同样存在差异。盲肠内容物16srRNA分析及胆汁酸测定结果显示，6%和10%KGM干预不仅可显著抑制嗜胆菌属(Bilophila)以及富含胆盐水解酶(BileSaltHydrolase,BSH)基因的双歧杆菌属(Bifidobacterium)和乳酸菌属(Lactobacillus)增殖，还可显著调节安德克氏菌属(Aldercreutzia)和副杆菌属(Parasutterella)相对丰度。同时，6%和10%KGM干预后显著降低脱氧胆酸(Deoxycholicacid,DCA)和石胆酸(Lithocholicacid,LCA)含量。此外，6%KGM组甘氨胆酸(Glycocholicacid,GCA)和熊去氧胆酸(Ursodeoxycholicacid,UDCA)含量显著升高，且肝脏中胆汁酸合成关键酶7α-羟化酶(Cholesterol7α-hydroxylase,CYP7A1)的基因表达上调。综上，KGM可调节肠道菌群相对丰度和胆汁酸含量，上调肝脏CYP7A1基因表达以促进胆固醇转化为胆汁酸，从而发挥降脂作用。 (2)探究了KGM和Da-KGM降脂作用差异及其分子作用机制。采用6%KGM和Da-KGM对高脂血症地鼠进行干预，结果表明，KGM干预可显著降低血清和肝脏脂质水平以及肝脏和附睾脂肪重量，同时抑制高脂饮食导致的肝脏细胞脂质空泡增多和附睾脂肪细胞体积增大。然而，Da-KGM并未表现出与KGM相似的降脂效果。进一步在非靶向代谢分析中发现，各组间存在38种差异代谢物，主要包括胆汁酸、脂肪胺和嘌呤等。KEGG通路富集分析结果显示，差异代谢物与初级胆汁酸合成途径相关。盲肠内容物16srRNA分析和胆汁酸检测结果显示，KGM干预可显著降低安德克氏菌属(Aldercreutzia)和回肠杆菌(Ileibacterium)相对丰度，同时副杆菌属(Parasutterella)相对丰度显著升高，并显著提高了GCA和UDCA含量。然而，Da-KGM并未显著调节上述微生物相对丰度和胆汁酸含量。此外，KGM显著下调肝脏法尼醇X受体(FarnesoidXreceptor,FXR)与胆固醇12α羟化酶(Cholesterol12α-hydroxylase,CYP8B1)以及回肠多重药物转运蛋白2(Multidrugresistance-associatedprotein2,MRP2/ABCC2)的mRNA表达，并促进肝脏CYP7A1与回肠FXR基因表达，而Da-KGM干预组胆汁酸代谢相关基因表达未见显著变化。以上表明，Da-KGM干预后并未能显著调控相关微生物相对丰度和亲水性胆汁酸含量，同时对胆汁酸代谢相关基因表达也无显著调控作用。 (3)验证了肠道菌群是影响KGM活性的关键因素。建立伪无菌地鼠模型，验证肠道菌群在KGM发挥降脂活性中的作用，其结果显示抗生素干预后KGM和Da-KGM组血清和肝脏脂质水平相较HFD组均无显著变化。同时，在非靶向代谢组学中，初级胆汁酸合成途径在抗生素干预后消失。同时KGM和Da-KGM组胆汁酸水平及相关基因表达均不存在显著性差异。据此表明肠道菌群是影响KGM降脂活性的关键因素。
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