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【肠道菌群与健康】版主：吴影
西南医科大学实验动物中心实验动物中心主任古从伟等作者团队：主要探讨了魔芋如何通过调节肠道微生物群及其代谢物来缓解高脂肪饮食诱导的小鼠肥胖
Current Research in Food Science，IF=6.2
●肥胖已成为全球主要的健康问题之一，并且仍在迅速增加。魔芋补充作为一种方便的饮食疗法，已被证明能够调节肠道微生物群和改善肥胖，但其具体机制仍有待研究。肠道微生物被认为是代谢紊乱发病机制的重要贡献者，在调节能量平衡和免疫反应中发挥作用。肠道菌群的失调是肥胖的一个显著特征，表现为肥胖个体和非肥胖个体之间的微生物多样性存在显著差异。
本文作者采用了高脂饮食诱导小鼠肥胖模型，实验将小鼠分为三组：对照组（CK，正常饮食）、高脂饮食组（MK，高脂饮食无魔芋补充）和魔芋补充组（KON，高脂饮食加魔芋补充）。在特定时间段内，记录小鼠的体重、脂肪组织重量等肥胖相关指标。收集小鼠的粪便样本，用于16S rDNA测序和非靶向代谢组学分析。并通过16S rDNA测序和非靶向代谢组学技术，对魔芋补充后小鼠的肠道菌群结构和肠道代谢物进行了全面分析。
为了深入探究魔芋对高脂饮食诱导肥胖小鼠肠道菌群和肠道代谢物的影响，以揭示其缓解肥胖的潜在机制。西南医科大学古从伟教授等团队于2024年7月14日在《Current Research in Food Science》期刊上发表题为“Supplementation of Konjac Glucomannan Ameliorates High-Fat Diet-Induced Obesity in Mice by Modulating Gut Microbiota and Their Metabolites”的研究成果，通过这一研究，可以进一步了解魔芋如何通过调节肠道微生物群及其代谢物来改善肥胖状况，为肥胖的治疗提供新的思路和方法。
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成果介绍
（1）魔芋对肥胖小鼠肠道菌群的影响
这项研究首先对其进行α多样性和β多样性分析，探讨了魔芋粉中的KGM（魔芋葡甘露聚糖）对HFD诱导的小鼠肠道菌群的影响。结果表明，虽然魔芋的补充没有显著改变肠道微生物群的物种丰富度和均匀度（α多样性），但它确实显著影响了肠道菌群的结构（β多样性）。对小鼠肠道菌群的物种组成进行分析，发现相对于MK组，KON组的小鼠肠道中有益菌的相对丰度显著增加，如Lachnospiraceae_NK4A136_group，而有害菌如Coriobacteriaceae_UCG_002、Blautia菌、Faecalibaculum和Dubosiella的相对丰度则显著降低。这表明，补充魔芋可能通过影响肠道菌群的组成和分布，从而对小鼠的代谢和健康产生潜在影响。
（2）魔芋对肥胖小鼠肠道代谢物的影响
接着，由于甘胆酸和熊果胆酸是次级胆汁酸生物合成途径中的两种关键代谢物，且均与肥胖的发展密切相关，呈正相关关系。在我们的研究中发现：在MK小鼠体内，甘胆酸和熊果胆酸的含量均显著升高，但这一趋势在给予魔芋补充剂后被显著逆转（图3E，P < 0.01）。6-磷酸海藻糖和海藻糖，这两种与淀粉和蔗糖代谢途径相关的代谢物，被认为与肥胖呈负相关。在补充魔芋后，它们的含量均显著上升（图3F，P < 0.05）。进一步分析其他差异代谢物时，我们发现7-脱氢胆固醇具有缓解肥胖的作用。在MK小鼠中，其含量显著下降；而在接受魔芋补充的KON小鼠中，7-脱氢胆固醇的含量则显著上升（图3G，P < 0.01）。上述研究
说明魔芋补充显著影响了高脂饮食诱导肥胖小鼠的肠道代谢物水平。
（3）肠道菌群与差异代谢物的相关性分析
为进一步探究魔芋如何通过肠道菌群影响肠道代谢物，文章对KON小鼠中肠道菌群的8个关键生物标志物与4个KEGG代谢途径中的差异代谢物进行了相关性分析。结果显示，甘胆酸和熊胆酸（均属于继发性胆汁酸生物合成）与MK小鼠及特定菌群（如Coriobacteriaceae_UCG_002、Faecalibaculum等）的生物标志物显著正相关，而与CK和KON小鼠的某些生物标志物（如Candidatus_Saccharimonas）及糖胆酸则呈显著负相关。此外，海藻糖6-磷酸与Coriobacteriaceae_UCG_002负相关，而与Candidatus_Saccharimonas正相关。
为进一步明确肠道微生物群对代谢物的具体作用，作者进行了MIMOSA2分析。该分析揭示了7种差异代谢物（包括5α-雄甾烷-3,17-二酮、7-脱氢胆固醇等）的变化与肠道微生物群存在显著回归关系，表明微生物群介导了这些代谢物的变化。关键贡献者分析指出，g_Acinetobacter（Greengene ID：911888）通过合成δ7-甾醇5-去饱和酶介导7-脱氢胆固醇的合成，并对其水平变化有积极影响。同时，g_Allobaculum（Greengene ID：271516和259370）通过合成麦芽糖6′-磷酸葡萄糖苷酶介导海藻糖6-磷酸的分解，对6-磷酸海藻糖水平的变化亦有积极影响。这些发现表明，MK小鼠中7-脱氢胆固醇和6-磷酸海藻糖的下调以及KON小鼠中的上调均受肠道菌群介导，从而揭示了魔芋通过调节肠道菌群影响肠道代谢物的具体机制。
研究表明，魔芋粉内含的KGM（魔芋葡甘露聚糖）能有效减轻因高脂饮食导致的肥胖小鼠的体重、减少其脂肪组织重量并降低血脂水平。通过进一步的相关性分析揭示，KGM的补充能促使肠道菌群结构发生变化，这一变化进而促使7-脱氢胆固醇和海藻糖6-磷酸的水平上升，同时导致糖胆酸和熊胆酸的水平下降，这些生理变化共同促进了肥胖状况的改善。特别地，菌群中的g_Acinetobacter（Greengene ID：911888）对7-脱氢胆固醇的合成有促进作用，而g_Allobaculum（Greengene ID分别为271516和259370）则能加速海藻糖6-磷酸的分解。此外，甘胆酸和熊胆酸水平的下调可能与Lachnospiraceae_NK4A136_group菌群的增多有关。综上所述，KGM通过调控肠道菌群的组成，影响肠道代谢物的水平，从而在缓解高脂饮食引发的肥胖中起到了关键作用。
● 创新性/应用前景
该本研究开创性地结合16S rDNA测序与非靶向代谢组学技术，深入剖析了魔芋如何影响高脂饮食诱导的肥胖小鼠肠道菌群结构与肠道代谢物特征，揭示了魔芋减轻肥胖的全新机制。核心创新在于精确识别了魔芋补充后肠道菌群与特定代谢物的关联性变化，为魔芋的减肥功效提供了科学依据与新颖见解。研究成果不仅深化了我们对魔芋作用机制的理解，还为开发以魔芋为基础的膳食纤维产品开辟了新路径，有望成为肥胖患者辅助饮食治疗的新选择。此外，本研究也为探索其他膳食纤维调节肠道微生物、优化代谢健康的潜力树立了典范。展望未来，随着肠道微生物与人体健康关联研究的深化，魔芋等膳食纤维在营养干预与医学治疗中的应用潜力巨大，预示着它们在促进人类健康方面的广阔前景。
参考文献
https://doi.org/10.1016/j.crfs.2024.100805
专家/团队介绍
古从伟教授：古从伟，西南医科大学实验动物中心主任，高级兽医师，兽医学博士，承担实验动物管理、教学、科研工作。主持各级项目8项，在国内外期刊发表学术论文10余篇，获市级科技进步奖2项。
主要研究方向：动物微生态、生殖等
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