英文標題：Extract of the Microalga Nitzschia laevis Prevents High‐Fat‐Diet Induced Obesity in Mice by Modulating the Composition of Gut Microbiota
中文標題：菱形藻（Nitzschia laevis）通過調(diào)節(jié)腸道菌群來緩解高脂膳食引起的肥胖
發(fā)表時間：2018.12
期刊名稱：Molecular nutrition & food research
影響因子：5.15
合作單位：北京大學(xué)?食品與生物資源工程研究所
研究背景
隨著人類生活水平的提高，肥胖和超重人口越來越多，而人工合成藥物（如褪黑素）的肥胖治療往往會產(chǎn)生負面效應(yīng)，因此，從自然界中提取成分“溫和”的生物合成藥物已經(jīng)被人們廣泛關(guān)注，近年來，以微藻為代表的海洋生物已成為研究的熱點。研究表明，藻類中提取的輔助色素巖藻黃素能夠通過抑制解偶聯(lián)蛋白1（UCP1）調(diào)節(jié)脂肪組織的脂質(zhì)代謝，巖藻黃素是一種四十二碳葉黃素，目前已被開發(fā)作為有效的減肥藥。菱形藻（Nitzschia laevis）是一種富含巖藻黃素的硅藻，也是多酚和多不飽和脂肪酸（PUFAs）的主要來源，多酚和PUFAs能夠調(diào)節(jié)腸道微生物的菌群結(jié)構(gòu)和活性。研究發(fā)現(xiàn)，肥胖患者和正常人群的腸道微生物存在差異，因此推測，菱形藻中的提取物能夠通過調(diào)節(jié)腸道微生物實現(xiàn)控制和治療肥胖的效果。
材料方法
2. 試驗對象：10周齡C57BL/6J小鼠。
3.?分組方式：①正常膳食組（NCD）、②高脂膳食組（HFD）、③高脂+低藻（10 mg/kg/d）膳食組（HFD-LE）、④高脂+高藻（50 mg/kg/d）膳食組（HFD-HE）。
4. 組織學(xué)分析（H&E）：肩胛間的棕色脂肪組織（BAT）、白色脂肪組織（WAT）、附睪脂肪組織（epi-WAT）、腸系膜脂肪、腹溝股脂肪和腹膜后脂肪。
5. 生化分析：提取血清樣本，檢測總膽固醇（CHO）、總?cè)８视停═G）、低密度脂蛋白（LDL）和高密度脂蛋白（HDL）。
6. 蛋白印記分析（WB）:緊密連接蛋白（ZO-1）、閉合蛋白。
7. 實時熒光定量PCR（RT-PCR）：緊密連接蛋白（ZO-1）、閉合蛋白合成相關(guān)基因。
8. 腸道微生物多樣性：糞便樣本，16S rDNA V3-V4，Illumina Hiseq 2500，RDP數(shù)據(jù)庫，PICRUST預(yù)測功能基因（KEGG、COG）。
重要結(jié)果與討論
1. 菱形藻（Nitzschia laevis）對小鼠體重、脂肪厚度和肝脂肪的影響
水溶性化合物、類胡蘿卜素、多酚和脂肪酸的比例分別為13.55%、7.27%、13.83%和7.3%，多不飽和脂肪酸（PUFA）占總脂肪酸的30.32%。NLE對HFD導(dǎo)致的小鼠體重增加的抑制具有劑量依賴性（圖1B），NLE對HFD導(dǎo)致的小鼠體重增加的抑制作用不是通過抑制食物或能量攝入來實現(xiàn)的（圖1C;?1D）。NLE能夠降低HFD導(dǎo)致的脂肪厚度的增加（圖1E-1G）。
圖1. A-D：小鼠的體重相關(guān)特征；E-G：NLE對小鼠的白色脂肪組織的影響
2.?菱形藻（Nitzschia laevis）對小鼠肝臟的病理影響
NLE未能顯著降低HFD導(dǎo)致的BAT增長（圖2A），與脂肪代謝有關(guān)的UCP1和PGC1基因表達在HFD-LE組中顯著升高（圖2C-2D），HFD-HE顯著降低了肝重（圖2E），NLE對HFD誘導(dǎo)的脂肪增生具有有效的抑制作用（圖2F-2G）。Srebp1c與肝脂肪的變性有關(guān)，NLE對HFD導(dǎo)致的Srebp1c基因表達水平降低有恢復(fù)作用（圖2H）。
圖2. A-D：NLE對小鼠的棕色脂肪組織的影響；E-H：NLE對小鼠肝臟脂肪變性的影響
3. 菱形藻（Nitzschia laevis）對小鼠血脂、膽固醇、血糖和腸上皮完整性的影響
HFD-LE組、HFD-HE組均未顯著降低HFD導(dǎo)致的小鼠血清CHO、TG、LDL和HDL的升高（圖3A-3D）。緊密連接蛋白（ZO-1）和閉合蛋白是腸道上皮和屏障功能完整的重要生物標志物，其表達的減少顯著細胞外通透性增加。高濃度的NLE（HFD-HE組）顯著恢復(fù)了HFD造成的閉合蛋白基因mRNA轉(zhuǎn)錄的降低（圖3H）。NLE對閉合蛋白基因表達影響的劑量依賴性在West Blot試驗中也有體現(xiàn)（圖3I）。
?圖3. A-F：NLE對小鼠血脂、膽固醇、葡萄糖和胰島素耐受性的影響；G-I：NLE對小鼠緊密連接蛋白（ZO-1）和閉合蛋白的影響
4. 菱形藻（Nitzschia laevis）對小鼠腸道微生物的影響
HFD導(dǎo)致小鼠腸道菌群的多樣性降低，然而NLE恢復(fù)了菌群多樣性（圖4）。Proteobacteria?、Epsilonproteobacteria、Helicobacteraceae?和Campylobacterales在HFD-HE組顯著富集（圖5H;5I），NCD與HFD-HE組的菌群結(jié)構(gòu)差異較?。▓D5J）， NLE提高了HFD-HE和HFD-LE組Campylobacterales的豐度（圖5K）。NLE恢復(fù)了部分HFD導(dǎo)致的[K]轉(zhuǎn)錄和[G]碳水化合物代謝與運輸?shù)墓δ茴愋停▓D5L）。
?圖4.?NLE對小鼠腸道微生物α多樣性（A-J）和菌群結(jié)構(gòu)（K-O）的影響
圖5.?NLE對小鼠腸道微生物基因功能的影響
總結(jié)
菱形藻（Nitzschia laevis）能夠有效地緩解高脂肪攝食（HFD）導(dǎo)致的肥胖癥狀，能夠有效地恢復(fù)小鼠腸道微生物的結(jié)構(gòu)和功能。
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