茯茶水提物对高脂诱导肥胖小鼠肠道微生态和机体代谢的调控研究

来源 :陕西师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yanqingilu
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茯茶是黑茶的一种,已有研究表明茯茶对肥胖具有明显的抑制作用,并且可改变肠道微生态结构,提示肠道微生物可能在茯茶干预肥胖的过程中发挥重要作用。但是,目前关于茯茶调节肥胖小鼠肠道菌群的研究较多集中在分类学水平上,其作用的可能靶点微生物种类尚不明确;且茯茶干预肥胖是否主要通过影响肠道微生态,进而改变肠道和机体代谢而发挥作用也不清楚;此外,茯茶中富含丰富的小分子生物活性物质,其可能在消化道上段被吸收进入血液循环,直接作用于靶向器官而发挥干预肥胖的作用。因此,本研究利用肥胖小鼠模型、伪无菌小鼠模型和粪菌移植实验等方法,通过对肠道微生态和血清代谢物差异分析,旨在探明茯茶水提物(Fu brick tea extracts,FTEs)对高脂饮食(high fat diet,HFD)诱导肥胖小鼠肠道微生态和机体代谢的调控机制。主要研究内容如下:首先,研究茯茶水提物对高脂诱导肥胖小鼠脂质沉积和肠道微生物的影响(实验一)。选用40只C57BL/6雄性小鼠,随机分为对照组(Chow)、高脂饮食组(HFD)、茯茶水提物处理组(FTEs)、抗生素处理组(Anti)以及抗生素与茯茶水提物处理组(Anti+FTEs),试验连续进行8周。研究发现,与HFD组相比,FTEs可显著降低肥胖小鼠的体重(p<0.01)、肝重(p<0.001)、脂肪重量(附睾脂肪:p<0.05,皮下脂肪:p<0.001,肠系膜脂肪:p<0.001,腹膜后脂肪:p<0.01)、血清总胆固醇(total cholesterol,TC)(p=0.073)、低密度脂蛋白胆固醇(low density lipoprotein cholesterol,LDL-C)肝脏谷草转氨酶(aspartate aminotransferase,AST)(p<0.01)含量以及葡萄糖耐量(p<0.05)。同时,肠道菌群16S rRNA高通量测序结果表明,与HFD组相比,FTEs干预可显著增加小鼠肠道菌群的多样性以及短链脂肪酸(short-chain fatty acids,SCFAs)产生菌的相对丰度,包括Akkermansia、Bacteroides、Lachnospiraceae NK4A136group、Parabacteroides、Alistipes(p<0.05)。此外,在用抗生素混合剂构建的伪无菌小鼠中,与仅饲喂高脂日粮组相比,FTEs仍可显著降低小鼠的体重(p<0.001)、脂肪量(附睾脂肪:P<0.001,皮下脂肪:p<0.001,肠系膜脂肪:p<0.001,腹膜后脂肪:p<0.001)、血清TC(p<0.001)、LDL-C(p<0.05);抗生素清除了小鼠的大部分肠道菌,但未能清除Parabacteroides与Bacteroides菌属,且LEfSe及统计分析显示,添加FTEs可显著增加Bacteroides uniformis菌种的相对丰度(p<0.05)。研究结果提示,茯茶水提物可改变小鼠肠道微生态组成,Bacteroides可能在茯茶干预高脂诱导肥胖中发挥重要作用,并且Bacteroides uniformis可能是其靶标微生物。其次,通过粪菌移植试验研究肠道微生物在茯茶干预高脂诱导肥胖中的作用效果。从第四周起分别收集试验一中Chow、HFD与FTEs组小鼠粪便,并将处理过的粪便分别移植给3组高脂诱导肥胖的C57BL/6雄性小鼠,试验连续进行8周。结果表明,与移植HFD组小鼠粪菌相比,移植FTEs处理的小鼠粪菌可显著降低小鼠的体重(p<0.01)、肝重(p<0.01)、脂肪量(附睾脂肪:p<0.05,皮下脂肪:p<0.01,腹膜后脂肪:p<0.05,肠系膜脂肪:p<0.05)、血清TC(p<0.001)含量,并且可显著降低肠道菌群中Staphylooccus的相对丰度(p<0.01),而Alistipes、Bacteroides和Parabacteroides的相对丰度等趋势与供体小鼠结构一致。研究结果提示,通过移植灌胃过FTEs的小鼠粪菌可降低高脂诱导肥胖小鼠的脂质沉积,进一步证明肠道微生物是茯茶干预高脂诱导肥胖的重要途径。第三,研究茯茶对高脂诱导肥胖小鼠血清代谢物的影响。实验一动物处理8周后,取Chow、HFD与FTEs组小鼠血清(n=6),进行UHPLC-QE-MS非靶标代谢组分析。共检测到392个代谢物。基于VIP>1和p值<0.05分别分析了Chow组与HFD组以及HFD组与FTEs组代谢产物含量的差异,发现前两组之间有21个差异代谢物,后两组之间有9个差异代谢物。进而通过KEGG对差异代谢产物进行功能富集,发现与Chow组相比,高脂日粮主要影响氨基酸的合成与代谢;而在饲喂高脂日粮时灌胃茯茶水提物,则主要影响咖啡因代谢。最后,对差异代谢产物和差异表达微生物进行相关性分析,发现FTEs富集的LachnospiraceaeNK4A136group 和 norank f Lachnospiraceae 菌属均与咖啡因(p<0.05,r=0.70;p<0.01,r=0.83)、茶碱(p<0.05,r=0.73;p<0.01,r=0.82)呈正相关,而norankfLachnospiraceae 菌属还与可可碱(p<0.01,r=0.86)呈正相关。研究结果提示,茯茶可能通过LachnospiraceaeNK4A136group和norankfLachnospiraceae进而影响咖啡因代谢来调节脂质的代谢和沉积。综上所述,FTEs对改善HFD诱导的肥胖具有良好的改善效果,主要表现在减少体重、脂肪量增加,改善血脂和血糖代谢紊乱,调节肠道菌群的结构多样性。因此,FTEs干预高脂诱导肥胖的作用机制之一是通过调节肠道菌群结构和改善代谢来实现的。
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