電療可以減肥嗎？科學(xué)解釋：腸道防御素的調(diào)節(jié)是電針拯救肥胖小鼠的關(guān)鍵機(jī)制

2022年9月，百邁客合作客戶成都中醫(yī)藥大學(xué)丁維俊教授團(tuán)隊(duì)在《Lipids in Health and Disease》發(fā)表題為“Potential novel biomarkers in small intestine for obesity/obesity resistance revealed by multi-omics analysis”的研究論文后，又一篇研究成果“Electroacupuncture promoted intestinal defensins and rescued the dysbiotic cecal microbiota of high-fat diet-induced obese mice”發(fā)表在《Life Sciences》（IF：6.78），首次報(bào)道了在電針治療肥胖癥期間α防御素在腸道菌群與疾病之間關(guān)系中的關(guān)鍵作用。百邁客為該研究提供了ONT全長(zhǎng)轉(zhuǎn)錄組和全長(zhǎng)微生物多樣性測(cè)序分析服務(wù)。

研究背景

肥胖作為一種不斷增長(zhǎng)的非傳染性流行病，影響了超過20億人。腸道微生物菌群失調(diào)已被證明是肥胖和肥胖相關(guān)疾病發(fā)生和進(jìn)展的關(guān)鍵因素，包括高血壓、II型糖尿病、血脂異常和非酒精性脂肪性肝?。∟AFLD）。針灸已被廣泛用于治療肥胖癥，研究報(bào)道，電針（EA）可以減輕肥胖小鼠的體重，挽救生態(tài)失調(diào)的腸道微生物群，還可以調(diào)節(jié)免疫力。然而，EAEA重塑腸道微生物群的潛在機(jī)制尚不清楚，如何通過腸道微生物菌群調(diào)節(jié)腸道先天免疫力對(duì)抗肥胖仍有待闡明。

材料方法

高脂飲食喂養(yǎng)小鼠，構(gòu)建肥胖小鼠模型，正常飲食小鼠作為對(duì)照組，并設(shè)置EA干預(yù)組，根據(jù)干預(yù)時(shí)間分別設(shè)置四個(gè)時(shí)間點(diǎn)：EA03、EA07、EA14和EA21。

取小鼠十二指腸、空腸、回腸、盲腸內(nèi)容物，進(jìn)行全長(zhǎng)16S測(cè)序；取小鼠肝組織、附睪脂肪組織和去除內(nèi)容物的空腸組織，進(jìn)行ONT全長(zhǎng)轉(zhuǎn)錄組測(cè)序。

研究技術(shù)路線

研究結(jié)論

1.電針（EA）有效降低了持續(xù)喂食高脂肪飲食的肥胖小鼠的體重和脂肪堆積；

2.全長(zhǎng)16S測(cè)序表明肥胖小鼠盲腸中的菌群失調(diào)，電針治療后，肥胖小鼠盲腸菌群組成和功能顯著恢復(fù)；

3.EA干預(yù)21天后，健康對(duì)照組的防御素α5（Defa5）表達(dá)恢復(fù)，而肥胖小鼠空腸中包括fabp1在內(nèi)的脂肪消化吸收基因表達(dá)顯著降低；

4. Defa5水平與毛螺菌科呈正相關(guān)，與肥胖指標(biāo)呈負(fù)相關(guān)，EA還可以減少組織炎癥，改善葡萄糖耐量異常，并抑制腸道脂質(zhì)吸收的關(guān)鍵基因。

主要研究結(jié)果

1、肥胖導(dǎo)致微生物群失調(diào)，尤其是在盲腸中

α多樣性分析結(jié)果顯示，高脂飲食HFD組與正常對(duì)照組的十二指腸、空腸和回腸微生物多樣性沒有顯著差異，但在盲腸中HFD組微生物多樣性顯著減少（圖1F, 1G）；β多樣性分析結(jié)果顯示，與其他腸道段相比，只有盲腸微生物菌群在HFD組與正常對(duì)照組表現(xiàn)出顯著差異（圖1H, 1I）；此外，top 15的KEGG通路中有7個(gè)是基于微生物功能富集，高脂飲食組盲腸微生物的上調(diào)通路包括脂質(zhì)代謝、碳水化合物代謝和聚糖生物合成和代謝，下調(diào)通路包括能量代謝相關(guān)途徑（圖1L）。

2、EA調(diào)控空腸與先天免疫和脂質(zhì)代謝相關(guān)的途徑

相較于HFD組，EA組顯示出顯著地減肥效果（圖2A），并減少了附睪、腎臟和腹股溝區(qū)域的脂肪堆積?？漳c是腸道脂質(zhì)消化和吸收的主要區(qū)域，HFD小鼠的空腸絨毛明顯長(zhǎng)于食物組（圖2B, 2C）。HFD組和正常對(duì)照組間共鑒定出994個(gè)差異表達(dá)基因DEG（圖2D-F），HFD組和EA組共鑒定出849個(gè)DEG（圖2G）；通過取兩個(gè)比較組共有的DEG，作為EA直接調(diào)控肥胖的DEG，共檢測(cè)到共有基因299個(gè)，其中上調(diào)的有165個(gè)，下調(diào)的有133個(gè)（圖2H-J）。

對(duì)共有DEG進(jìn)行功能富集分析，發(fā)現(xiàn)顯著富集的通路主要與宿主先天防御和脂質(zhì)代謝相關(guān)（圖3A）；在去除功能未鑒定的基因或lncRNA后，獲得140個(gè)上調(diào)和92個(gè)下調(diào)的DEG也進(jìn)行功能富集分析（圖3B, 3C）；然后，對(duì)top20通路的DEG進(jìn)行PPI調(diào)控網(wǎng)絡(luò)分析（圖3 D, 3E），結(jié)果顯示，EA主要上調(diào)的通路包括α防御素基因在內(nèi)的NOD樣受體信號(hào)通路（圖3 D），下調(diào)的通路脂質(zhì)代謝（包括脂質(zhì)消化和吸收途徑），以及免疫應(yīng)答相關(guān)通路（谷胱甘肽s-轉(zhuǎn)移酶和MHC II類相關(guān)基因）（圖3E）?；虮磉_(dá)直方圖顯示EA干預(yù)恢復(fù)大量異常表達(dá)的DEG，與腸粘膜免疫相關(guān)的DEG，如α防御素基因，可以通過EA顯著恢復(fù)（圖3F）；與免疫反應(yīng)相關(guān)的H2-Ob和H2-OA僅在空腸區(qū)域下調(diào)（圖3G, 3H）；EA干預(yù)恢復(fù)了fabp1、pla2g2d和acat1的表達(dá)水平，主要負(fù)責(zé)脂肪消化和吸收（圖3I）；最后，EA干預(yù)通過下調(diào)apoc1、apoa2和apoc2以及上調(diào)npc1來調(diào)節(jié)膽固醇代謝（圖3J-O）。

3、EA 恢復(fù)了空腸和盲腸中失調(diào)的微生物菌群

在EA干預(yù)21天后，HFD組中盲腸微生物組成被顯著恢復(fù)（圖4 A&B），α多樣性（圖4 C, 4D）和β多樣性恢復(fù)（圖4E-G）；通過LEfSe分析鑒定了9種特征細(xì)菌（圖4H）；跟蹤EA處理3、7、14和21 d相對(duì)豐度的時(shí)間序列變化，篩選到肥胖小鼠盲腸10個(gè)相關(guān)物種，其中8個(gè)上調(diào)，包括G. Ruminiclostridium和 A. muciniphila；Tax4Fun預(yù)測(cè)了EA和HFD組間具有顯著差異的13種KEGG通路；并且，EA干預(yù)能有效地下調(diào)脂質(zhì)代謝途徑，上調(diào)能量代謝途徑（圖5）。

4、EA促進(jìn)防御素表達(dá)并抑制肥胖小鼠空腸脂質(zhì)吸收

EA促進(jìn)了腸粘膜免疫中3個(gè)代表性基因Defa5、Defa20和Defa41的表達(dá)，其中Defa5顯著上調(diào)（圖6A）；EA還恢復(fù)了這些防御素的蛋白質(zhì)水平，其中Defa5和Defa41顯著增加（圖6B）。斯皮爾曼相關(guān)系數(shù)分析結(jié)果顯示，Defa5和Defa34的蛋白質(zhì)水平與關(guān)鍵肥胖指數(shù)呈負(fù)相關(guān)，包括體重、體脂百分比以及甘油三酯TG、總膽固醇TC含量（圖6C）；，EA下調(diào) Lachnospiraceae bacterium_10_1和 Bacteroides acidifaciens物種的相對(duì)豐度，與肥胖小鼠的關(guān)鍵肥胖指數(shù)呈正相關(guān)（圖6D）；EA調(diào)節(jié)的腸道防御素表達(dá)與幾種腸道菌群相關(guān)（圖6E）。以上結(jié)果表明，腸道防御素的調(diào)節(jié)是EA拯救肥胖小鼠腸道微生物群的關(guān)鍵機(jī)制之一。

研究小結(jié)

一句話總結(jié)：EA通過促進(jìn)腸道防御素、拯救失調(diào)的盲腸微生物菌群，以協(xié)同模式減少脂質(zhì)吸收來發(fā)揮抵抗肥胖作用。