肠道菌群发酵亚麻籽胶对能量代谢影响的机制研究

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肥胖及其相关代谢紊乱已成为全球性的大流行病。我们前期发现亚麻籽胶通过促进脂质代谢、诱导饱腹感和调节肠道微生物群具有抗肥胖的作用。亚麻籽胶的减肥作用是否主要是通过肠道菌群发酵亚麻籽胶产生的代谢产物来实现的,这一点有待进一步研究。本论文首先探索了肠道菌群对亚麻籽胶的降解作用;随后,探讨粪便细菌发酵液的代谢产物对能量代谢及脂肪生成的影响;最后,对亚麻籽胶饮食组与肥胖组大鼠之间的结肠上皮组织的差异基因进行进一步的研究,并分析与能量代谢和脂质代谢相关的通路。研究结果为:1)含亚麻籽胶的发酵液可以被亚麻籽胶饮食大鼠的粪便菌群降解,但将菌继代培养后降解程度下降。Lachnospiraceae_NK4A136属和48种代谢产物在大鼠粪便中的相对丰度由于亚麻籽胶的干预而增加,但在体外发酵过程中相对减少。2)亚麻籽胶的代谢产物通过显著下调Caco-2细胞中GLUT2和SGLT1的m RNA和蛋白的表达,进而抑制细胞对葡萄糖的摄取;通过下调3T3-L1细胞分化过程中PPARγ、C/EBPα和C/EBPβ的m RNA和蛋白表达,从而减少脂肪积聚。这些抑制作用呈现了浓度依赖性,且生理浓度下的代谢产物抑制作用最为显著。3)通过对结肠上皮组织中基因的KEGG分析,发现了三条与脂质代谢和能量代谢相关的经典途径,包括PPAR信号通路、氮代谢和氧化磷酸化。亚麻籽胶干预通过PPAR信号通路调节与脂肪酸分解代谢及炎症相关的基因表达,通过氮代谢和氧化磷酸化通路调节脂肪酸氧化产物向ATP转化相关的基因表达。此外,q PCR结果验证了RNA-Seq分析的准确性。总之,亚麻籽胶可能被Lachnospiraceae_NK4A136属等关键菌降解,并且需要二十二碳六烯酸和2-二甲氨甲基吲哚(禾草碱)等化合物作为细菌的生长因子;其代谢产物对能量摄入和脂肪生成的抑制作用呈浓度依赖性,生理浓度下的代谢产物抑制作用最为显著;代谢物作用于肠上皮组织,通过PPAR信号通路、氮代谢和氧化磷酸化途径调节与脂质代谢和能量代谢相关基因的表达。
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