天昊客戶新文: 苦丁茶和茯磚茶可通過調(diào)節(jié)腸道菌群來預(yù)防肥胖

發(fā)稿時間：2018-02-01來源：天昊生物

南京農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與技術(shù)學(xué)院近期在《Molecular Nutrition & Food Research》上發(fā)表了苦丁茶和茯磚茶通過調(diào)節(jié)高脂飲食喂養(yǎng)小鼠的腸道菌群來預(yù)防肥胖的文章，在這項研究中天昊生物有幸承擔了樣品的擴增子測序和生物信息學(xué)分析工作。在恭喜天昊生物客戶發(fā)表微生物文章同時，我們想跟大家分享一下文章的研究思路。

英文題目：Kudingcha and Fuzhuan brick tea prevent obesity and modulate gut microbiota in high-fat diet fed mice

期刊名：Molecular Nutrition & Food Research  

發(fā)表時間：2018年1月

影響因子：4.323

研究背景：

苦丁茶(KDC)和茯磚茶(FBT)在預(yù)防和治療代謝紊亂方面已經(jīng)多有報道，然而苦丁茶和茯磚茶對腸道菌群的調(diào)節(jié)作用與預(yù)防肥胖之間的關(guān)系目前仍然不清楚。

研究對象

32只雄性C57BL/6小鼠（6周齡，體重19.69±0.85克）分為4組（每組8只）：第一組小鼠給予正常飲食喂養(yǎng)+200微升水（ND組）、第二組小鼠給予高脂飲食喂養(yǎng)+200微升水（HFD組）、第三組小鼠給予高脂飲食喂養(yǎng)+200微升的400 mg/kg/day苦丁茶(KDC)提取物（HFD-KDC組）、第四組小鼠給予高脂飲食喂養(yǎng)+200微升的400 mg/kg/day茯磚茶(FBT)提取物（HFD-FBT組）。每組小鼠馴化一周后灌胃8天。每周測量食物攝入量和體重。糞便、肝、血、腎周脂肪組織和附睪脂肪組織實驗結(jié)束時收集，立即在液氮中冷凍保存在-80℃。

研究方法

生化分析、內(nèi)毒素血癥和細胞因子測定

•  用商業(yè)試劑盒測定血清中的甘油三酯(TG)、總膽固醇（TC）、低密度脂蛋白膽固醇（LDL-C）和高密度脂蛋白膽固醇（HDL-C）水平及甘油三酯含量。
•  用商用試劑盒測定肝臟中的甘油三酯(TG)、丙二醛（MDA）、過氧化氫酶（CAT）、超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）含量。
•  用商業(yè)ELISA試劑盒測定血清中的腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、白介素-6（IL-6）、脂多糖（LPS）和C-反應(yīng)蛋白。

宿主基因表達量檢測

使用qPCR測定肝臟脂質(zhì)代謝相關(guān)基因表達量：肉毒堿棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶-1（CPT-1）、過氧化物酶體增生物激活受體α(PPARα)、過氧化物酶體增生物激活受體γ(PPARγ)、固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白-1c（SREBP-1c）、脂肪酸合酶（FAS）、肝X受體α(LXRα)。

腸道菌群分析

細菌16S擴增子測序區(qū)段為：（V4），每個樣本至少測44397條clean reads。

研究結(jié)果：

苦丁茶(KDC)和茯磚茶(FBT)減弱HFD喂養(yǎng)小鼠的肥胖特征

• 在8周的飼養(yǎng)試驗中，高脂飲食（HFD組）小鼠的體重明顯增加，附睪和腎周脂肪積累，肝重和肝臟TG含量增加。但是補充FBT或KDC提取物能明顯減輕體重，這正好與附睪和腎周脂肪積累顯著下降，肝重和肝臟TG含量減少相符（圖1），并且這些指標與ND對照組沒有顯著差異。

 

圖1  8周的干預(yù)過程中FBT和KDC對體重 (a)、體重增加(b)、附睪脂肪(c)、腎周脂肪(d)、肝臟重量(e)和肝臟TG含量（f）的影響。

• 圖2顯示了血清生化指標的測定結(jié)果，包括TG、TC、LDL-C和HDL-C水平。據(jù)觀察，高脂飲食導(dǎo)致TC和LDL-C水平顯著增加（圖2A和C），和HDL-C水平顯著降低（圖2D）。補充FBT能顯著降低TG和LDL-C水平。這些結(jié)果表明，在FBT能減輕高脂飲食喂養(yǎng)小鼠血脂特征，而KDC對血脂水平的影響有限。

 

圖2  FBT和KDC對血生化指標的影響，包括TC (a)，TG (b)，LDL-C (c)，HDL-C (d)。

FBT和KDC對高脂飲食喂養(yǎng)小鼠肝臟氧化損傷，血清炎癥和內(nèi)毒素血癥的影響

• 據(jù)報道，高脂飲食可導(dǎo)致肝高氧化應(yīng)激，有助于肝臟脂質(zhì)沉積，從而導(dǎo)致肝臟的許多疾病。因此通過抗肥胖制劑來調(diào)節(jié)肝氧化應(yīng)激在減肥過程中起著非常重要的作用。肝臟中的抗氧化酶如SOD、CAT和GSH-Px在控制脂質(zhì)過氧化反應(yīng)中起著重要作用。本研究發(fā)現(xiàn)高脂飲食導(dǎo)致肝臟中SOD, CAT和GSH-Px水平降低， MDA水平升高。而KDC和FBT則可以顯著預(yù)防高脂飲食誘導(dǎo)的肝臟氧化應(yīng)激參數(shù)改變，例如KDC和FBT可以使SOD, CAT和GSH-Px水平升高，MDA水平降低。
•  促炎性細胞因子和內(nèi)毒素水平的升高已被報道與高脂誘導(dǎo)小鼠的肥胖相關(guān)疾病相關(guān)。本研究確實發(fā)現(xiàn)，相對于ND對照組，HFD組血清中具有更高水平的LPS、TNF-α、IL-6和CRP。而KDC和FBT則可以使LPS、TNF-α、IL-6和CRP水平顯著降低。

FBT和KDC調(diào)控脂質(zhì)代謝相關(guān)基因的表達

•  以往的研究表明，高脂飲食HFD可以調(diào)控肝臟脂肪酸合成和抗氧化基因的表達。實時定量PCR結(jié)果發(fā)現(xiàn)高脂飲食HFD引起LXRα, FAS, SREBP-1c和 PPARγ表達上調(diào)，CPT-1 和PPARα表達下調(diào)。而FBT與KDC可以顯著降低FAS，SREBP-1c和PPARγ表達。

 

圖3  FBT和KDC對肝臟中CPT1（a）, LXRα (b), FAS(c), SREBP-1c (d), PPARα (e) , PPARγ(f)的表達影響。

腸道菌群對HFD, FBT和KDC的響應(yīng)

• 高脂飲食HFD可以降低腸道菌群的多樣性，而FBT與KDC可以提高腸道菌群多樣性至ND對照組水平，另外KDC在改善腸道菌群多樣性方面效果更好。
• PCoA分析可以把ND組和HFD組明顯分開（圖4A，B），同時可以把HFD組、HFD-FBT 組和HFD-KDC組明顯分開，這說明FBT與KDC對HFD喂養(yǎng)的小鼠腸道菌群確實有調(diào)節(jié)作用。PC1軸結(jié)果則說明FBT和KDC可以恢復(fù)被HFD破壞的腸道菌群結(jié)構(gòu)至ND對照組水平。
• 群落結(jié)構(gòu)柱狀圖結(jié)果說明小鼠的腸道優(yōu)勢菌群是厚壁菌門和擬桿菌門（圖4C）。HFD可以明顯改變腸道菌群結(jié)構(gòu)，例如厚壁菌門豐度增加同時擬桿菌門豐度降低，另外HFD可以顯著提高厚壁菌門/擬桿菌門的比例，而FBT可以削弱這種增長趨勢至對照水平。

圖4  FBT和KDC調(diào)節(jié)高脂飲食破壞的腸道菌群組成。（a）腸道菌群的PCoA分析；（b）樣本UPGMA聚類樹；（c）門水平腸道菌群的組成；（d）厚壁菌門，擬桿菌門相對豐度，以及厚壁菌門/擬桿菌門比例。

• 考慮到相同科水平下不同細菌對同一環(huán)境壓力（例如HFD）的反應(yīng)不同，因此非常有必要鑒定被HFD, FBT和KDC改變的特定細菌類型，結(jié)果發(fā)現(xiàn)HFD處理可以使69個OTUs豐度上調(diào)，53個OTUs豐度下調(diào)；KDC處理可以使22個OTUs豐度上調(diào)，16個OTUs豐度下調(diào)；FBT處理可以使37個OTUs豐度上調(diào)，37個OTUs豐度下調(diào)（圖5）。被HFD影響的OTUs可以被KDC（30個）或者FBT（58個）逆轉(zhuǎn)，因此在調(diào)整高脂誘導(dǎo)的腸道菌群方面FBT比KDC更加有效。

 

圖5 被FBT或KDC改變的100個OTUs相對豐度。（a）100個OTUs相對豐度熱圖；（b）被FBT或KDC影響的細菌類群（門、科、屬）變化方向。

總結(jié)：

•  補充苦丁茶和茯磚茶可以明顯調(diào)節(jié)氧化損傷，炎癥反應(yīng)、脂質(zhì)代謝和降低高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖。
•  苦丁茶和茯磚茶可以提高腸道菌群的多樣性。
•  苦丁茶可以降低Erysipelotrichaceae相對豐度，茯磚茶可以降低厚壁菌門/擬桿菌門的比例，但是可以提高Bifidobacteriaceae（雙歧桿菌科）的相對豐度。
•  這些結(jié)果表明，苦丁茶和茯磚茶能通過調(diào)節(jié)腸道菌群從而減輕高脂飲食喂養(yǎng)小鼠的代謝綜合征特征。