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根据世界卫生组织(World Health Organization,WHO)的统计,全世界39%的成年人超重,13%肥胖。肥胖一种代谢性疾病,主要是由长期的能量摄入和能量消耗不平衡而导致的脂质过度积累引起的。肥胖能够引起宿主和肠道菌群代谢的紊乱,进而导致Ⅱ型糖尿病、心血管疾病、非酒精性脂肪肝、冠心病等许多严重疾病的发生。运动干预因需要改变人们的生活方式而效果不佳,手术和药物治疗被发现具有很强的副作用。因此,寻找和开发安全有效的肥胖防治新策略必要而迫切。近些年来,调控肠道菌群干预肥胖被证明是一种安全有效的策略,肠道菌群如何影响宿主也受到了越来越多的关注。肠道菌群代谢物作为肠道菌群影响宿主的关键物质受到了广泛的认可。然而,食物、活性物质等外界因素如何影响肠道菌群及其代谢,以及肠道菌群代谢物如何影响宿主的代谢,其机制尚不清楚。因此,肠道菌群及其代谢物介导的活性物质改善肥胖的研究,有助于发现新型有价值的活性物质并推动其应用。桦褐孔菌(Inonotus obliquus)是一种药食同源的大型真菌,在中国、俄罗斯等地作为药用已有数百年之久。该菌具有广泛的生物学活性,包括:降血糖、降血脂、抗肿瘤、抗氧化、抗炎等。近年对桦褐孔菌活性成分及其相关生理功能的报道较多,但桦褐孔菌提取物控制肥胖的研究较少,对肥胖个体代谢和肠道菌群代谢的影响和作用机制,还不清晰。为了探究桦褐孔菌提取物改善肥胖的效果和作用机制,我们提取了富含β多糖的桦褐孔菌多糖(Inonotus obliquus polysaccharide,IOP)和富含三萜和多酚的桦褐孔菌醇提物(Inonotus obliquus ethanol extract,IOE),进行了如下探索:(1)IOP对宿主和肠道菌群代谢的影响我们首先尝试使用IOP干预高脂饮食喂养的小鼠(HFD小鼠),并利用代谢组学技术测定了尿液和粪便中的代谢物。结果表明:IOP的补充改善了HFD小鼠的体重增长(Body Weight Gain,BWG)、能量效率和糖脂代谢;在宿主代谢方面,IOP上调了HFD小鼠的三羧酸循环(TCA循环)水平和营养物质的降解水平;在菌群代谢方面,IOP提升了HFD小鼠肠道丁酸的水平。通过斯皮尔曼相关性分析,我们发现丁酸与柠檬酸的显著相关性,证实了肠道菌群的SCFA合成代谢和宿主TCA循环代谢密切相关。IOP通过上调肠道丁酸,增加了宿主TCA循环水平,抑制了BWG。(2)IOE和IOP改善HFD小鼠代谢的机制研究为了探究两种桦褐孔菌提取物改善HFD小鼠代谢的机制,我们使用IOE和IOP干预HFD小鼠。除了测定尿液和粪便的代谢物外,我们又检测了肝脏糖脂代谢相关基因表达,血清和盲肠内容物的代谢物组成,以及盲肠内容物和粪便的菌群结构。结果表明:在宿主代谢方面,IOE抑制了BWG、能量摄入、能量效率、糖脂代谢、脂质积累、身体质量指数(Body Mass Index,BMI)和脂肪组织相对质量,上调了宿主TCA循环和营养物质的降解水平;IOP提升了宿主TCA循环和营养物质的降解水平,降低了BWG、能量摄入、能量效率和糖脂代谢。在肠道菌群方面,IOE的摄入提升了肠道菌群多糖代谢功能,以及Bacteroides和Akkermansia等菌属的相对丰度和丙酸产生水平;IOP的给与增加了肠道菌群多糖代谢功能,以及Lactobacillus和Bacteroidales S24-7 group等菌属的相对丰度和丁酸产生量。通过斯皮尔曼相关性分析,显示IOE富集了Bacteroides和Akkermansia,并引起了盲肠丙酸水平的提升;丙酸抑制了宿主能量摄入,减少了BMI、脂肪组织相对质量、BWG和脂质积累;IOP上调了Lactobacillus和Bacteroidales S24-7 group水平,导致了盲肠丁酸的增加;丁酸促进了宿主TCA循环和营养物质的降解水平,降低了BWG和脂质积累。(3)IOE和IOP作用机制差异的研究为了深入了解IOE和IOP对HFD小鼠的作用差异,我们对两组小鼠四个时间点(0、2、8、14周)的数据进行了对比分析。结果表明:在第2周时,IOE组小鼠的每日能量摄入显著低于IOP组小鼠。通过对肠道菌群及其代谢和宿主代谢的多元统计分析,我们发现IOE和IOP对HFD小鼠和肠道菌群的影响在第2周时差异最大,第8周次之,第14周差异最小。第2周的宿主代谢,IOE组小鼠与IOP组相比,具有较低水平的总BWG、每日能量摄入、TCA循环以及较高水平的底物水平磷酸化;第2周菌群代谢,IOE组的Akkermansia和肠道菌群fatty acid elongation功能水平更高,短链脂肪酸(Short chain fatty acids,SCFA)和甘油三酯(Triglyceride,TG)含量较低。肠道菌群利用fatty acid elongation功能可以使SCFA和TG转化为中链脂肪酸(Medium chain fatty acids,MCFA),预示着IOE对HFD小鼠的影响可能是由于Akkermansia和fatty acid elongation功能的增加引起了MCFA的富集和SCFA、TG的减少,从而下调了宿主TCA循环水平,提升了底物水平磷酸化,抑制了宿主的能量摄入和BWG。综上所述,IOE和IOP通过调节肠道菌群的代谢,产生了不同的代谢物谱,改善了HFD小鼠的代谢。这些结果为IOE和IOP的使用提供了数据和理论基础,有助于建立桦褐孔菌提取物的使用策略和新型功能食品的开发。