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甜菜堿改善肥胖和代謝，腸道菌群是關(guān)鍵

來源：泰然健康網(wǎng) 時(shí)間：2024年12月20日 22:33

期刊：《Gut Microbes》

影響因子：10.245

近日，派森諾與四川農(nóng)業(yè)大學(xué)合作，在《Gut Microbes》期刊發(fā)表研究成果，發(fā)現(xiàn)甜菜堿可改善高脂飲食（HFD）誘導(dǎo)的小鼠腸道菌群失調(diào)、增加抗肥胖菌株和產(chǎn)短鏈脂肪酸（SCFA）細(xì)菌，顯著提高乙酸和丁酸水平，進(jìn)而調(diào)節(jié)宿主miR-378a啟動(dòng)子的DNA甲基化水平，對腸道微生物來源的miR-378a/YY1通路進(jìn)行調(diào)控，在預(yù)防肥胖和代謝綜合征的過程中具有重要作用，揭示了腸道菌群改善肥胖等健康問題的新機(jī)制。

研究背景

作為一個(gè)越來越普遍的公共衛(wèi)生問題，肥胖正取代營養(yǎng)不良和傳染病，成為影響人體健康的主要原因。肥胖個(gè)體的脂肪組織會分泌高水平的促炎細(xì)胞因子，從而誘發(fā)全身炎癥和胰島素抵抗，并可能產(chǎn)生大量致癌因子，導(dǎo)致黑素瘤、結(jié)腸癌和肝癌等的患病風(fēng)險(xiǎn)。此外，肥胖或肥胖增加可導(dǎo)致慢性疾病、代謝性疾病的增加，如非酒精性脂肪肝、心血管疾病和II型糖尿病等。腸道菌群不僅可以調(diào)節(jié)宿主的生理過程，而且還有助于調(diào)節(jié)腸外器官，如肝臟、大腦以及免疫系統(tǒng)。

甜菜堿是一種常見于貝類、小麥、甜菜和菠菜中的天然物質(zhì)。相關(guān)研究表明，甜菜堿缺乏與多發(fā)性硬化癥有關(guān)，包括脂質(zhì)紊亂、糖尿病和血管疾病，但是該物質(zhì)對肥胖和多發(fā)性硬化癥的影響的分子機(jī)制尚不清楚。本研究通過高通量測序手段，探究了甜菜堿對小鼠肥胖及相關(guān)代謝紊亂的預(yù)防作用及其潛在機(jī)制，探究有效預(yù)防肥胖以及因肥胖引起的其他疾病的新途徑。

研究方法

1、目的：探究不同飼料喂養(yǎng)對小鼠糞便菌群的影響

測序平臺：Illumina MiSeq

測序區(qū)域：16S rRNA基因V3-V4區(qū)（338F/806R）

試驗(yàn)設(shè)計(jì)：共計(jì)24例糞便樣本，分為4組，分別為正常鼠糧組（Chow）、高脂飲食組（HFD）、正常鼠糧+甜菜堿組（Chow and 1% betaine）、高脂飲食+甜菜堿組（HFD and 1% betaine）。

2、目的：確定甜菜堿是否能改善肥胖小鼠的腸道菌群

測序平臺：Illumina MiSeq

測序區(qū)域：16S rRNA基因V3-V4區(qū)（338F/806R）

試驗(yàn)設(shè)計(jì)：共計(jì)12例糞便樣本，分為2組，HFD誘導(dǎo)的肥胖小鼠作為受體，分為2組（每組6只），HFD或HFD+1%甜菜堿喂養(yǎng)供體小鼠，收集糞便樣本并進(jìn)行糞便菌群移植（FMT）。

3、目的：探究Akkermansia的添加對小鼠腸道菌群的影響

測序平臺：Illumina MiSeq

測序區(qū)域：16S rRNA基因V3-V4區(qū)（338F/806R）

試驗(yàn)設(shè)計(jì)：共計(jì)12例糞便樣本，分為2組，未添加組（-AKK）和添加組（+AKK）。

4、目的：探究不同飼料喂養(yǎng)下，小鼠白色脂肪組織中microRNAs的表達(dá)差異

測序平臺：Illumina HiSeq

測序類型：microRNAs

試驗(yàn)設(shè)計(jì)：共6例樣本，分為2組，高脂飲食組（HFD）和高脂飲食+甜菜堿組（HFD and 1% betaine）組，采用Small RNA-Seq檢測小鼠白色脂肪組織中microRNAs（miRNAs）的表達(dá)差異。

研究結(jié)果

1、使用抗生素對腸道菌群進(jìn)行處理后，甜菜堿失去了大部分預(yù)防HFD引起的肥胖的功效，表明腸道微生物群在甜菜堿介導(dǎo)的肥胖改善中具有重要作用。通過16S rRNA基因測序分析了腸道菌群的組成結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)每組小鼠腸道菌群均有明顯的聚類，HFD和甜菜堿分別顯著改變了小鼠腸道菌群組成。

2、飼糧中添加甜菜堿能改善肥胖小鼠的腸道菌群失調(diào)。

3、Akkermansia的添加改變了小鼠腸道菌群的動(dòng)態(tài)變化，同時(shí)4個(gè)SCFAs產(chǎn)生菌的豐度也相應(yīng)增加，在添加甜菜堿和Akkermansia的處理組中，SCFAs的含量顯著增加，SCFAs的兩個(gè)關(guān)鍵受體分子GPR43/41、下游靶點(diǎn)（ERK2、P38和JNK1/2）被發(fā)現(xiàn)，表明甜菜堿可能是通過調(diào)節(jié)SCFAs的產(chǎn)生來預(yù)防肥胖。

4、甜菜堿通過調(diào)節(jié)腸道微生物來源的miR-378a家族來預(yù)防肥胖。在HFD誘發(fā)的肥胖小鼠模型中，高脂飲食組（HFD）和高脂飲食+甜菜堿組（HFD and 1% betaine）組間共鑒定出12個(gè)差異表達(dá)的miRNAs，miR-378a抑制了其靶基因Yin yang（YY1）的表達(dá)，表明YY1是甜菜堿調(diào)控下腸道微生物來源的miR378a家族改善肥胖和相關(guān)并發(fā)癥的重要參與者。

5、腸道微生物乙酸鹽和丁酸鹽對miR-378a-YY1調(diào)控軸的調(diào)節(jié)是調(diào)節(jié)肥胖小鼠中WAT褐變、BAT激活以及脂質(zhì)和葡萄糖穩(wěn)態(tài)的關(guān)鍵機(jī)制。

研究結(jié)論

本文通過16S rRNA基因和microRNAs高通量測序，研究了甜菜堿對小鼠肥胖和相關(guān)代謝紊亂的預(yù)防作用及其潛在調(diào)控機(jī)制。結(jié)果表明，膳食甜菜堿可以緩解肥胖小鼠腸道菌群失調(diào)，減少肥胖及肥胖相關(guān)并發(fā)癥的發(fā)生，來源于腸道微生物的短鏈脂肪酸對miR-378a-YY1調(diào)控軸的影響是調(diào)節(jié)肥胖小鼠中WAT褐變、BAT激活以及脂質(zhì)和葡萄糖穩(wěn)態(tài)的關(guān)鍵機(jī)制，這些發(fā)現(xiàn)為腸道微生物影響宿主代謝和宿主免疫系統(tǒng)的潛在機(jī)制提供了新的見解，并證明甜菜堿—腸道菌群來源的信號軸是肥胖和多發(fā)性硬化的潛在治療靶點(diǎn)。

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