Introduction

       代谢综合征（MS）被定义为多基因疾病，是人体的蛋白质、脂肪、碳水化合物等物质发生代谢紊乱的病理状态，是一组以胰岛素抵抗为中心环节和病理生理基础的代谢紊乱症候群。其特征是中央肥胖、胰岛素抵抗、2型糖尿病、高血压、动脉粥样硬化、脂肪肝和低度慢性炎症。理想的抗MS药物应具有降低高血糖和高血脂、减轻体质量和改善心血管健康等多种治疗效果。

       近年来，越来越多的证据表明，肠道微生物群结构和组成的变化与肥胖及其相关代谢紊乱的发生和发展密切相关。肠道微生物群已被提出作为治疗MS的潜在药物靶点。调节肠道微生物群的药物、益生元和益生菌已被证实对多发性硬化症患者有临床益处。由于具有不同的结构支架和广泛的生物活性，天然产品正被用作开发针对肠道微生物群的抗MS药物的良好主导化合物。

       研究发现，一种甘霉素I的衍生物被证明可以通过逆转肠道微生物群失调来改善肥胖症、高血糖和高脂血症。在另一份报告中，灵芝的高分子量多糖提取物通过调节肠道微生物群的组成具有抗肥胖的作用。灰树花的乙醇提取物通过促进盲肠中胆汁酸的排泄和增加黄单胞菌的肠道细菌丰度来改善脂质代谢。这些来自菌物的成分可以改善肠道菌群和MS，这意味着菌物是开发天然产品的良好来源。

       多酚是非常重要的一类天然抗氧化剂，在水果、蔬菜和菌物中含量丰富，而且在体内是安全的。此外，据报道，多酚具有免疫调节、抗炎、保护肝脏、抗高血压和降血糖的活性。最近，多酚类物质对脂质和糖代谢紊乱的摄入益处被归因于它们对肠道微生物群的影响。白柄肉齿菌（Sarcodon leucopus）属于烟白齿菌科，香肉齿菌属，是中国西藏流行的食用和药用菌物。在早期工作中，报告了10种对三苯多酚，包括来自白柄肉齿菌乙酸乙酯提取物的两种新酚类生物碱，episarcoviolin β（1）和sarcoviolin β（3），这表明白柄肉齿菌具有潜在的健康促进作用。然而，到目前为止，这种菌物在体内的生物活性尚未被研究。

       在本研究中，中国科学院微生物研究所的Li Sun、Hongwei Liu，首都医科大学附属北京世纪坛医院的Li Bao，青藏高原研究所的Dorji Phurbu等从白柄肉齿菌的子实体中制备了一种多酚生物碱富集提取物（PAE），并评估了PAE对饮食诱导肥胖（DIO）小鼠代谢紊乱的治疗效果，此外还阐明了其与肠道微生物群相关的作用机制。PAE的口服治疗明显改善了DIO小鼠的糖和脂质代谢，并缓解了肝脏脂肪变性。这些有益的治疗效果与肠道微生物群组成的变化有关，特别是与瘤胃球菌科的次级胆汁酸产生菌的减少有关。这些结果证实了PAE作为一种功能食品或益生元对调节脂质和糖代谢的治疗潜力。

Results and Discussion

01

菌物提取物—— PAE

治疗肥胖、高血糖和胰岛素抵抗的作用机制

       DIO小鼠被用来评估PAE的降血糖和降血脂的效果。口服PAE 7周后，DIO小鼠的体质量明显下降（图1A，1B）。PAE-H组的平均体质量降至（30.73±1.28）g（图1B），与模型组相比，体质量相差3.10 g或9.16%（P＜0.05）。口服PAE并不影响DIO小鼠的总食量，而阿卡波糖则明显减少总食量（图1C）。研究发现，PAE明显降低了HbA1c、胰岛素和血糖的水平（图1D～1H）。与模型组相比，用20 mg/kg和10 mg/kg的PAE治疗，胰岛素敏感性指数（ISI）分别提高了51.10%和40.16%（图1F）。20 mg/kg的PAE治疗对葡萄糖耐量试验（OGTT）和胰岛素耐量实验（ITT）的影响与阿卡波糖的效果相当。OGTT和ITT的结果以及相应的曲线下面积（AUC）进一步证实，PAE治疗明显改善了DIO小鼠的糖耐量和胰岛素抵抗受损的情况（图1I～1L）。

图1  PAE对体质量、血糖水平和胰岛素抵抗的影响

A.体质量变化；B.治疗48 d后的体质量；C.治疗48 d后的总食物摄入量；D. HbA1c；E.血浆胰岛素；F. ISI；G.游离饮食葡萄糖；H.空腹血糖；I. OGTT；J.治疗42 d后的AUC；K. ITT；L.治疗46 d后的AUC。 

02

菌物提取物——PAE

减少高脂血症和肝脏脂肪变性的作用机制

       与正常饲料小鼠相比，DIO小鼠的血浆TG、TC和LDL-C水平分别明显增加了1.33、1.59和2.76倍，表明长期摄入高脂饮食导致了高脂血症的发生。口服20 mg/kg的PAE可大大抑制HFD诱导的血浆TG、TC和LDL-C水平的升高（图2A，2B），血浆TG和TC的水平被逆转到对照组的正常状态。10 mg/kg的PAE治疗降低了血浆LDL-C的水平，但没有明显差异。长期摄入HFD通常会引起肝脏脂质积累，诱发脂肪肝，特别是非酒精性脂肪肝。在本研究中，模型组观察到肝脏脂质失调和活体损伤。每天用20 mg/kg PAE治疗7周，可明显降低DIO小鼠肝脏中TG、TC和LDL-C的水平（图2C，2D）。与模型组相比，20 mg/kg的PAE治疗明显降低了30.65%和16.41%的血浆ALT和AST水平，增加了血浆SOD的水平，而对MDA没有影响（图2E～2H）。SOD可以通过减少氧自由基影响肠道氧化还原状态和肠道菌群分布，从而改善肝功能和高脂血症。此外，还进行了H&E染色的组织病理学观察，以证实PAE对肝脏损害的改善。与DIO小鼠肝脏中脂肪滴的堆积相比，用PAE处理的DIO小鼠表现出较少的细胞质空泡化，细胞边界清晰，核仁清晰，核仁可见（图2I）。所有上述结果表明，口服PAE可以改善DIO小鼠的脂质代谢、肝脏脂肪变性和肝脏损伤。

图2  PAE调节脂质代谢、肝脂肪变性

A.血浆TG；B.血浆TC、LDL-C、HDL-C；C.肝脏TG；D.肝脏TC、LDL-C、HDL-C；E.血浆AST；F.血浆ALT；G.血浆SOD；H.血浆MDA；I.肝脏H&E染色的代表性图像。

03

菌物提取物—— PAE

对肠道微生物群的作用机制

       DIO小鼠肠壁完整性和通透性的改善与肠道微生物群组成的变化有着必然的联系。对粪便细菌16S rRNA基因的V3-V4区进行了测序，以研究20 mg/kg的PAE对DIO小鼠肠道微生物组的影响。总共从IonS5TMXL序列读数中检测到575个OTU。通过基于UniFrac距离的非加权PCoA计算β多样性，发现PAE-H组和DIO组之间存在明显的微生物结构差异（图3A）。用线性判别分析（LDA）效应大小（LEfSe）进一步分析发现，在PAE处理的小鼠中，瘤胃球菌的相对丰度明显下降（图3B～3E）。在属水平上，与模型组DIO小鼠相比，20 mg/kg的PAE处理显著降低了瘤胃球菌科中Intestinimonas、Anaerotruncus、Butyricoccus、Papillibacter、Harryflintia和Angelakisella的相对丰度（图3F）。在饮食中富含饱和脂肪和单糖的肥胖患者以及肠易激综合征患者中，瘤胃球菌科的丰度增加。在早期的研究中发现，Anaerotruncus的相对丰度与肥胖及其相关代谢紊乱有关联。为了进一步研究瘤胃球菌科的肠道细菌与PAE的治疗效果之间的关系，进行了Spearman相关分析。如图3G所示，Anaerotruncus和Intestinimonas与LDL-C的水平显示出明显的正相关关系。Anaerotruncus、Butyricoccus和Papillibacter的相对丰度与LPS的产生呈正相关。Intestinimonas、Anaerotruncus、Negativibacillus、Butyricoccus和Subdoligranulum与IL-6的水平有正相关关系。Anaerotruncus、Angelakisella、Butyricoccus和Intestinimonas与胰岛素敏感性指数呈明显的负相关。Papillibacter的丰度也与AST和ALT明显正相关。虽然不显著，但SOD的水平与Anaerotruncus和Harryflintia之间存在负相关。因此，推断PAE对HFD引起的肥胖及其相关并发症的有益功效与肠道微生物群的调控密切相关。

图3  PAE对肠道微生物群组成的影响

A.基于OUT丰度的主成分分析；B.～C.从16S rRNA基因序列的LEfSe分析中产生的分类系谱图；D.～E.组间分类丰度比较；F.粪便样本中瘤胃球菌科中细菌属的相对丰度；G.瘤胃球菌科细菌属与DIO和PAE组的临床指标相关。

Conclusion

       研究从一种野生菌物白柄肉齿菌的子实体中制备了一种PAE，并研究了其对代谢紊乱的治疗作用。口服PAE能显著改善DIO小鼠的糖和脂质代谢，减少炎症和肝脏脂肪变性，并改变肠道微生物群。研究发现，肠道内负责生产次级胆汁酸（DCA和LCA）的小鼠肠道菌和缬草杆菌明显减少，这与肥胖相关疾病的改善有因果关系。目前的研究为来自白柄肉齿菌PAE作为功能食品或益生元的应用奠定了基础。

参考资料：

[1] 孙丽，包丽，王志强等。蘑菇多酚对小鼠肠道代谢紊乱的影响[J]。食品科学与保健，2021,10(4):442-451。DOI: 10.1016 / j.fshw.2021.04.006。