天昊客戶新文: 茯磚茶多糖通過調(diào)節(jié)腸道菌群減輕高脂飲食誘導(dǎo)的代謝綜合征

發(fā)稿時間：2018-03-21來源：天昊生物

南京農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與技術(shù)學(xué)院近期在《Journal of Agricultural and Food Chemistry》上發(fā)表了茯磚茶多糖通過調(diào)節(jié)小鼠腸道菌群減輕高脂飲食誘導(dǎo)的代謝綜合征文章，在這項研究中天昊生物有幸承擔(dān)了樣品的擴增子測序和生物信息學(xué)分析工作。在恭喜天昊生物客戶發(fā)表微生物文章同時，我們想跟大家分享一下文章的研究思路。

英文題目：Fuzhuan brick tea polysaccharides attenuate metabolic syndrome in high-fat diet induced mice in association with modulation in the gut microbiota

期刊名：Journal of Agricultural and Food Chemistry  

發(fā)表時間：2018年3月8日

影響因子：3.1540

研究目的：

腸道菌群已經(jīng)被認為是治療飲食引起的代謝綜合征（MS）一個新靶點，本文旨在探討茯磚茶多糖(FBTPS)對高脂飲食（HFD）小鼠代謝綜合征和腸道菌群失調(diào)的影響，從而進一步探討代謝綜合征的衰減是否與小鼠腸道菌群調(diào)節(jié)相關(guān)。

研究對象

40只雄性C57BL/6小鼠（6周齡）1周的馴化后，隨機分為5組（每組8只）：（1）正常飲食（ND組，10%的熱量來自脂肪），水作為健康對照；（2）高脂飲食（HFD組，45%的熱量來自脂肪），水作為模型對照；(3) HFD+添加200 mg/kg/day FBTPS (HFD-L組) 灌胃8周；(4) HFD+添加400 mg/kg/day FBTPS(HFD-M組) 灌胃8周；（5）HFD+添加800 mg/kg/day FBTPS(HFD-H組) 灌胃8周。在實驗期間，每周記錄食物攝入量和體重。

研究方法

組織學(xué)分析

用生理鹽水沖洗24小時后立即將肝臟和附睪脂肪固定于甲醛溶液（12%）。用30、50、70、80、90、95、100%乙醇脫水后，對所有樣品進行石蠟包埋，顯微切片切成5μm厚，蘇木精-伊紅染色。然后顯微鏡觀察，附睪脂肪細胞大小由ImageJ軟件評價。

生化分析

用商業(yè)試劑盒測定血清中的甘油三酯（TG）、總膽固醇（TC）、低密度脂蛋白膽固醇（LDL-C）和高密度脂蛋白膽固醇（HDL-C）含量。

宿主基因表達量檢測

使用qPCR測定肝臟脂質(zhì)代謝相關(guān)基因表達量：肉毒堿棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶-1（CPT-1）、過氧化物酶體增生物激活受體α(PPARα)、脂肪酸合酶（FAS）、過氧化物酶體增生物激活受體γ(PPARγ)、固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白-1c（SREBP-1c）、肝X受體α(LXRα)。

腸道菌群分析

細菌16S擴增子測序區(qū)段為：（V4），每個樣本測44397 條reads。

研究結(jié)果：

 FBTPS可減輕高脂飲食（HFD）誘導(dǎo)的代謝綜合征

•  與ND組相比，HFD處理8周后導(dǎo)致體重、脂肪組織重量（附睪和腎周脂肪）、附睪脂肪細胞大小、肝臟重量和肝臟脂質(zhì)沉積明顯增加（圖1a?h）。膳食補充FBTPS能以劑量依賴性方式防止體重增加、脂肪堆積、附睪脂肪細胞增大和肝脂質(zhì)沉積。

 

圖1  FBTPS對指標的影響 ：（A）體重、（B）體重增加、（C）附睪脂肪、（D）腎周脂肪、（E）附睪脂肪細胞的顯微切片、（f）附睪脂肪細胞大小、（g）肝重、（h）肝顯微切片H & E染色。箭頭表示小脂滴。n = 8。

• 與ND組相比，HFD干預(yù)后血清中TC、LDL-C水平均顯著升高（圖2a, c）。正如預(yù)期的那樣，FBTPS，尤其是高劑量的FBTPS，可以顯著降低這些指標水平。然而，血清TG和HDL-C水平?jīng)]有受FBTPS處理明顯影響（圖2b，d）。以上結(jié)果表明茯磚茶多糖(FBTPS)干預(yù)可明顯減輕高脂飲食誘導(dǎo)的小鼠代謝綜合征。

 

圖2  FBTPS對血清生化指標的影響：TC (a)、TG (b)、LDL-C (c)、HDL-C (d)，n = 8。

FBTPS調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝相關(guān)基因的表達

• 以往的研究表明，高脂飲食HFD可以調(diào)控肝臟脂肪酸合成和抗氧化基因的表達。因此本文通過qRT-PCR調(diào)查了FBTPS對肝脂肪代謝相關(guān)基因（CPT-1, PPARα, PPARγ, SREBP-1c, FAS, LXRα）表達的影響。如圖3所示，與ND組相比，HFD組中FAS, LXRα, PPARγ, SREBP-1c明顯高表達，CPT-1和PPARγ則表達降低。與HFD組相比，FBTPS

處理可導(dǎo)致LXRα, FAS, SREBP-1c, PPARγ表達下調(diào)，而CPT-1則表達上調(diào)。高劑量FBTPS處理組中的CPT-1, PPARγ, SREBP-1c, FAS, LXRα表達水平與ND組差異不大。

 

圖3  FBTPS對CPT1 (a), LXRα (b), FAS (c), SREBP-1c (d), PPARα (e), PPARγ (f)表達的影響，n = 8。

腸道菌群整體結(jié)構(gòu)對HFD和FBTPS的響應(yīng)

• 在HFD組，Simpson指數(shù)顯著增加和香農(nóng)指數(shù)下降，表明其具有較低的微生物群落多樣性（圖4a）。而高劑量的FBTPS處理可以顯著恢復(fù)微生物多樣性。
• PCA圖ND組和HFD組明顯分離（圖4B）。而腸道菌群組成對FBTPS處理響應(yīng)明顯，如PC1所示HFD-H組遠離HFD組但是接近ND組，表明FBTPS能逆轉(zhuǎn)HFD破壞的腸道菌群恢復(fù)到健康狀態(tài)。
• 層次聚類分析也證實了HFD和ND組兩者之間的顯著分離（圖4c），并且FBTPS干預(yù)能使HFD-H組接近ND組。
• 分析表明小鼠腸道菌群在門的水平主要是以厚壁菌門和擬桿菌門為主，在HFD組，厚壁菌門的相對豐度增加，而擬桿菌的相對豐度下降（圖4d，e）, 這導(dǎo)致了F/B比值顯著高于ND組。然而，FBTPS對厚壁菌門和擬桿菌門相對豐度，以及F / B比值的影響有限

圖4  FBTPS調(diào)節(jié)HFD破壞的腸道菌群組成。（a）Shannon和InvSimpson指數(shù)比較；（b）腸道菌群的PCoA分析；（c）層次聚類分析；（d）腸道菌群門級細菌分類；（e）厚壁菌門，擬桿菌門相對豐度，以及厚壁菌門/擬桿菌門比例。

• 與ND組相比，科水平上HFD組Porphyromonadaceae, Rikenellaceae, Lactobacillaceae, Bdellovibrionaceae相對豐度降低，Erysipelotrichaceae, Coriobacteriaceae, Streptococcaceae相對豐度增加（圖5）。而FBTPS干預(yù)能顯著逆轉(zhuǎn)HFD誘導(dǎo)的Erysipelotrichaceae,

Coriobacteriaceae, Streptococcaceae的相對豐度增加。FBTPS干預(yù)對HFD誘導(dǎo)的Porphyromonadaceae, Rikenellaceae, Lactobacillaceae, Bdellovibrionaceae的相對豐度減少影響有限。

 

圖5腸道菌群的細菌分類。（a）科水平細菌組成的氣泡圖；（b）科水平20個豐度最高腸道菌群的比較分析。

• 考慮到相同科水平下不同細菌對HFD或FBTPS的反應(yīng)不同，因此非常有必要鑒定FBTPS處理后OTUs水平的改變。結(jié)果發(fā)現(xiàn)FBTPS干預(yù)可以顯著改變95個OTUs（圖6）。其中被HFD改變的95個OTUs分別有27, 23和30個OTUs可以被HFD-L, HFD-M, HFD-H組逆轉(zhuǎn)。FBTPS共造成46個OTUs被逆轉(zhuǎn)。

圖6 HFD處理和FBTPS對腸道菌群組成的改變。（a）熱圖顯示95個OTUs的相對豐度；（b）被HFD和FBTPS干預(yù)的OTUs改變方向?！鸷汀穹謩e表示ND組或FBTPS組中的OTUs豐度相對HFD組減少或增加；*表示ND組中被HFD改變的OTUs可以被FBTPS恢復(fù)；（c）被FBTPS調(diào)節(jié)的細菌OTUs信息（門、科、屬、種）。

• 使用Spearman相關(guān)分析識別可能有助于減輕高脂飲食誘導(dǎo)的小鼠代謝綜合征（MS）的OTUs。如圖7所示，它被發(fā)現(xiàn)是44個OTUs與至少一個MS參數(shù)正相關(guān)或負相關(guān)。

 

圖7  46個被FBTPS 逆轉(zhuǎn)的OTUs與MS參數(shù)顯著相關(guān)。(a) 被HFD和FBTPS干預(yù)的OTUs改變方向?！鸷汀穹謩e表示ND組或FBTPS組中的OTUs豐度相對HFD組減少或增加；(b) OTUs與MS參數(shù)的Spearman相關(guān)分析結(jié)果，方塊顏色代表Spearman相關(guān)R-value。* 和 **分別表明顯著相關(guān)（P＜0.05，P＜0.01）；（c）細菌類群OTUs信息（門、科、屬、種）。

總結(jié)：

• 茯磚茶多糖(FBTPS)干預(yù)可明顯減輕高脂飲食誘導(dǎo)的小鼠代謝綜合征。
• 根據(jù)測序結(jié)果，茯磚茶多糖(FBTPS)處理可以增加高脂飲食誘導(dǎo)的腸道菌群多樣性。
• 茯磚茶多糖(FBTPS)干預(yù)能顯著恢復(fù)飲食誘導(dǎo)的Erysipelotrichaceae, Coriobacteriaceae 和Streptococcaceae相對豐度增加。
• Spearman相關(guān)分析表明44個關(guān)鍵OTUs與代謝綜合征（MS）正相關(guān)或負相關(guān)。
• 研究結(jié)果表明，茯磚茶多糖(FBTPS)可以通過調(diào)節(jié)腸道菌群從而預(yù)防高脂飲食誘導(dǎo)的代謝綜合征。