試驗設(shè)計 在補充有短鏈脂肪酸（SCFA）的快速厭氧菌肉湯（FAB）中對F. prausnitzii進行體外培養(yǎng)，在10 ml FAB+SCFA培養(yǎng)基中添加0.5% （w/v %）的XOS或不添加XOS，培養(yǎng)19、20.5、22和23.33小時后，用MultiskanFC光度計測定XOS對兩種市售的F. prausnitzii菌株（ATCC-27766和DSM A2-165）的影響。 采用10~12周齡的雄性Wistar大鼠作為試驗研究對象，將大鼠隨機分為4組，HFD組（高脂飲食組，60%的能量來自脂肪）、HFD+XOS組（補充0.12% XOS的HFD組）、LFD組（對照組=低脂飲食組，10%的能量來自脂肪）和LFD+XOS組（補充0.12% XOS的LFD組），每組10只，自由飲食，干預12周，研究期間，每周進行體重、體成分和食物攝入量測定，通過呼吸氣體中的氧氣和二氧化碳，間接測量代謝能力。 干預結(jié)束，穿刺抽血安樂死，采用KONELAB 20XTi分析儀測定血清葡萄糖、甘油三酯、游離脂肪酸、甘油、膽固醇、低密度脂蛋白膽固醇、高密度脂蛋白膽固醇、天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶(AST)和丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶(ALT)水平；采用IMMULITE分析儀測定血清胰島素；采用ELISA試劑盒測定細胞因子；收集肝臟、腸道組織，進行組織學檢查；收集近端結(jié)腸和盲腸內(nèi)容物，提取DNA，對F. prausnitzii進行實時熒光定量PCR；通過16S rRNA基因測序，進行細菌菌落分析，確定細菌組成；提取盲腸代謝物，進行鑒定與分析；測定肝臟脂肪含量及3-羥?；o酶A脫氫酶活性；通過高分辨率呼吸儀測定肝臟線粒體功能分析肝臟糖代謝率；提取肝臟和脂肪組織的總RNA，轉(zhuǎn)錄為cDNA，進行實時PCR分析。 試驗結(jié)果 （1）XOS促進F. prausnitzii的生長 如圖1所示，DSM A5-165菌株在對照組和XOS處理組之間的差異是顯著的（P<0.05），但在ATCC-27766菌株中沒有差異。在大鼠中，經(jīng)過12周的XOS補充，與不添加XOS的HFD和LFD相比，F. prausnitzii的豐度顯著增加。
（2）通過增強脂肪和葡萄糖代謝而降低肝臟脂肪含量 如圖2所示，與LFD組相比，HFD組增加了甘油三酯水平（p＜0.001），與HFD組相比，HFD+XOS組的甘油三酯水平降低（F（1，0.8）=6.5，p=0.017），與LFD組相比，LFD+XOS組則增加了肝臟甘油三酯。在組間比較中，只有LFD+XOS的肝臟膽固醇含量顯著高于LFD（p=0.015），表明XOS對總肝臟膽固醇有交互作用（p=0.001）。
如圖3所示，XOS提高了β-HAD在HFD組中的肝臟活性（F（1，36）=4.5，p=0.041），HFD組降低了最大電子運輸量（p=0.034），還降低了理論上可用于氧化磷酸化的最大電子傳遞能力（p=0.023），以及通過復合物I（p=0.019）和復合物I和II（p=0.013）的氧化磷酸化之外的儲備電子傳遞能力。補充XOS似乎改善了HFD組對線粒體呼吸的影響，與HFD組相比，HFD+XOS組增加了通過復合物I的電子流產(chǎn)生ATP的呼吸能力（p=0.023），并改善了通過復合物I和氧化磷酸化的電子傳遞耦合（p=0.041）。
如圖4所示，HFD組降低了SCD1（飲食的影響：F（1，36）=97.5，p<0.001）和DGAT2（飲食的影響：F（1，35）=8.7，p=0.006）的肝臟mRNA表達，但XOS對其沒有影響。
（3）XOS不影響腸道微生物群的多樣性，但會改變?nèi)齻€微生物屬的相對豐度 如圖5所示，XOS并不影響結(jié)腸或盲腸腸道微生物群的α-多樣性（圖5a）或β-多樣性。
如圖6所示，在屬的水平上，HFD+XOS組中Dubosiella和Christensenellaceae的未培養(yǎng)成員最低，普雷沃氏菌科NK3B31組最高（所有p=0.01）。
（4）XOS改善了HFD誘導的腸道損傷和近端結(jié)腸的炎癥標志物，但不影響腸道Tjp1（緊密連接蛋白）、肝臟IL1β mRNA或全身性炎癥的發(fā)生 如圖7所示，在近端結(jié)腸的組織病理學檢查中，發(fā)現(xiàn)飲食和XOS對表面上皮損傷（p＜0.001）、杯狀細胞增生（p=0.001）、隱窩長度變形（p＜0.001）和損傷評分（F（1，35）=90.4，p＜0.001）有交互影響，XOS減少了HFD組引起的上皮損傷，而在LFD上，XOS增加了損傷（P＜0.001），還增加了單核細胞聚集，即白細胞對固有層的浸潤（p=0.021），但對固有層的淋巴細胞聚集，即隱窩結(jié)節(jié)或大顆粒的淋巴細胞沒有影響。
如圖9所示，TNFα低于檢測限，即在HFD組中，<2.72 pg/mL，在LFD組的10只大鼠中，只有3只被檢測到，飲食對TNFα的影響無法確定，與LFD組相比，HFD降低了抗炎性IL-10的血清水平（F（1，33）=18.0，P<0.001），HFD+XOS組變化不大，沒有發(fā)現(xiàn)飲食對mRNA表達的影響。
（5）HFD對盲腸SCFA譜有有害影響，在HFD中，XOS降低盲腸異戊酸和酪氨酸水平 如表1所示，與LFD組相比，HFD組盲腸中SCFAs的含量較低。  如圖10所示，XOS降低了盲腸酪氨酸的水平（F（1，36）=7.7，P=0.009）；XOS和飲食對異戊酸有交互作用（F（1，36）=6.0，p=0.012），在HFD組中，XOS對其有顯著的降低作用（F（1，36）=8.2，p=0.007）；包括SCFAs在內(nèi)的幾種盲腸代謝物與肝臟甘油三酯的含量呈負相關(guān)，已知能促進氧化代謝的代謝物，如煙酸、丁酸和2-氧代戊二酸，與肝臟氧化磷酸化呈正相關(guān)，與甘油三酯含量呈負相關(guān)。
（6）HFD減少了大鼠的能量消耗，而飲食和XOS對能量消耗有交互影響 如圖11所示，HFD減少了平均能量消耗（飲食的主效應：白天，p＜0.001；夜間，p＜0.001），XOS和飲食對夜間最低靜息能量消耗有交互影響（p=0.008），白天的趨勢類似（p=0.071）；在夜間，HFD降低了靜息能量消耗，但XOS增強了它，而在LFD組上，XOS減少了靜息能量消耗，與HFD組相比，LFD組在30分鐘內(nèi)有較高的最低晝夜能量消耗（P=0.001）；在夜間，LFD組的平均能量消耗比HFD高（P=0.01）；在白天（p<0.001）和夜間（p=0.001），LFD組的平均CO2產(chǎn)生量比HFD組高。HFD減少了夜間（p＜0.001）和白天（164.7，p＜0.001）的CO2產(chǎn)生；飲食對所有測量的晝夜RQ值有顯著影響，LFD組的RQ值高于HFD組；XOS和飲食的交互作用對白天和夜間的RQ值有顯著影響（所有的P<0.001）。
（7）XOS不影響典型的非酒精性脂肪肝相關(guān)標志物或身體成分，但對能量攝入有交互影響 如表2所示，與LFD組相比，HFD組增加了血清甘油三酯、AST和ALT的水平，HFD還傾向于增加游離脂肪酸（F（1，36）=3.8，p=0.059），而XOS傾向于增加甘油三酯（F（1，35）=3.2，p=0.083）。
如圖12所示，飲食或XOS對腸系膜脂肪組織中脂聯(lián)素mRNA的表達沒有主要影響，但在LFD上，XOS增加了它的表達（F（1，34）=4.6，p=0.04），瘦素不能從腸系膜脂肪組織中準確地檢測出來；在附睪脂肪組織中，飲食而不是XOS對瘦素（F（1，36）=25.5，p＜0.001）和AdipoQ（F（1，36）=8.9，p=0.005）mRNA的表達有影響，HFD使兩者的表達減少。
試驗結(jié)論 總之，本文研究了XOS對高脂飲食誘導的大鼠肝臟脂肪變性的影響。研究發(fā)現(xiàn)，XOS能夠增加腸道微生物群中F. prausnitzii的豐度，且不影響腸道微生物群的多樣性，但會改變?nèi)齻€微生物屬的相對豐度，并通過增強肝臟β-氧化和線粒體呼吸來改善肝臟脂肪變性。盡管XOS對整體腸道微生物群的影響較小，但其在HFD組中顯著降低了肝臟中的甘油三酯含量，并提高了β-HAD的活性，從而促進了脂肪酸的氧化。此外，XOS還改善了HFD引起的結(jié)腸損傷和炎癥標志物，但并未影響腸道緊密連接蛋白Tjp1的表達。以上結(jié)果表明，XOS可以通過改善肝臟氧化代謝和影響腸道菌群來改善非酒精性脂肪肝。 參考資料： Lensu S, Pariyani R, M?kinen E, et al. Prebiotic Xylo-Oligosaccharides Ameliorate High-Fat-Diet-Induced Hepatic Steatosis in Rats[J].Nutrients. 2020, 12(11):3225. |
