白藜芦醇 (RSV) 是一种存在于红酒、葡萄和菠萝蜜中的天然多酚化合物，对心血管疾病和代谢疾病（包括肥胖、糖尿病和脂肪肝疾病）具有有益作用。
2024年12月26日，北京市农林科学院农产品加工与营养研究所赵晓燕团队在Gut Microbes（IF 12.2）发表题为“Gut microbiota-derived 4-hydroxyphenylacetic acid from resveratrol supplementation prevents obesity through SIRT1 signaling activation”的文章。补充白藜芦醇RSV显著提高肠道微生物类黄酮分解代谢产物4-羟基苯乙酸（4-HPA）的水平。RSV通过肠道菌群衍生的4-HPA-SIRT1轴改善肥胖，突显了肠道菌群代谢物作为预防肥胖的潜在靶点。
摘要
白藜芦醇（Resveratrol， RSV）是一种天然的多酚，已被认为可以影响糖和脂代谢。然而，由于其多种生物靶点和低生物利用度，其作用的分子机制仍不清楚。在本研究中，我们证明补充RSV可改善高脂饮食（HFD）诱导的肠道菌群失调，提高抗肥胖菌株（如Akkermansia， Bacteroides和Blautia）的丰度。通过抗生素诱导的微生物组清除和粪菌移植（FMT），肠道菌群在RSV介导的抗肥胖效应中的关键作用得到了证实。研究表明，RSV治疗可有效减轻与高脂饮食相关的体重、组织病理损伤、血糖失调和系统性炎症。代谢组学分析显示，补充RSV显著提高肠道微生物类黄酮分解代谢产物4-羟基苯乙酸（4-HPA）的水平。值得注意的是，4-HPA足以逆转hfd喂养的小鼠的肥胖和葡萄糖耐受不良。机制上，4-HPA显著调节SIRT1信号通路，诱导白色脂肪组织（WAT）米色脂肪和产热特异性标志物的表达。4-HPA的这些有益作用可被已知的SIRT1抑制剂EX527部分阻断。综上所述，我们的研究结果表明，RSV通过肠道菌群衍生的4-HPA-SIRT1轴改善肥胖，突显了肠道菌群代谢物作为预防肥胖的潜在靶点。
1. RSV 可逆转 HFD 喂养小鼠的肠道菌群失调
之前的研究，包括我们自己的研究，已经证实补充 RSV 可以减轻 HFD 引起的肥胖。然而，这种效应的确切机制仍不清楚，部分原因是 RSV 的生物利用度较差。考虑到肠道微生物群、肥胖和膳食营养之间的相互作用，我们研究了 RSV 是否可以抵消 HFD 引起的肠道微生物群失调。我们使用 16S rRNA 基因扩增子测序评估了肠道微生物群组成。对于 α 多样性分析，HFD 喂养的小鼠肠道微生物群的丰富度低于 NCD 喂养的小鼠，香农指数升高，ACE 和 Chao 值降低（图1(a)）。补充 RSV 后，α-多样性显著增加，特别是 Shannon、ACE 和 Chao 指数。为了进一步阐明肠道微生物群落的结构变化，在属水平上采用了非度量多维标度（NMDS）和基于 UniFrac 的主坐标分析（PCoA）。这些结果表明，NCD、HFD 和 HFDR 群体之间的微生物群落存在显著差异（图1(b)。
为了阐明肠道微生物群组成的具体变化，我们分析了不同群体中主要类群的相对丰度。在门水平上，HFD增加了厚壁菌门和放线菌门的丰度，同时减少了疣微菌门。RSV 管理感染了这些由 HFD 引起的变化（图1(c)）。此外，RSV 治疗显著增加了HFD 喂养小鼠中拟杆菌的丰度（图1(c)。是三组中的优势门。在属水平上，RSV 阻止了 HFD 诱导的Akkermansia和Blautia的减少，并降低了乳杆菌的相对丰度，这是与 HFD 组相比，RSV 处理组中观察到的厚壁菌门减少的大部分原因。图1(d)。LEfSe 分析确定Akkermansia和Faecalibaculum是 NCD 和 HFD 喂养小鼠粪便细菌群落的关键区分因素。HFD 小鼠表现出更高丰度的乳酸菌引文21、肠杆菌属（Coriobacteriaceae）、丹毒科_UCG-003和Lachnospiraceae_NK4A136_group，与肥胖和相关疾病呈正相关（图1(e、f)）。相比之下，HFDR 组显示UBA1819、拟杆菌、Akkermansia和Blautia的丰度显著增加。总之，这些研究结果表明，RSV 给药可以防止 HFD 诱导的肠道微生物群失调，这可能有助于减轻肥胖。
图1.RSV 改善 HFD 小鼠肠道微生物群失调
2. HFD 喂养小鼠肠道微生物群介导 RSV 的抗肥胖功能
为了确定 RSV 对 HFD 喂养小鼠的抗肥胖作用是否是由肠道微生物群介导的，我们使用抗生素混合物来消耗 HFD 和 HFDR 组的肠道微生物群。接受抗生素治疗的小鼠粪便中提取的 DNA 含量比未接受抗生素治疗的小鼠低近 100 倍，表明肠道细菌显著减少。如图所示图2(ab), RSV 治疗显著降低了 HFDR 组的体重。然而，抗生素治疗导致抗 HFD 组和抗 HFDR 组之间的体重没有显著差异，这表明当肠道微生物群耗尽时，RSV 失去了减轻 HFD 引起的体重的功效。HFD、HFDR、抗 HFD 和抗 HFDR 之间的能量摄入没有显著差异（图2(c)）。与 WAT 重量的减少一致，组织学分析显示，HFD 小鼠的 WAT 和 BAT 中大脂肪细胞最丰富，而 RSV 治疗后脂肪细胞大小显著减少。图2(d、e)）。接下来，我们研究了 RSV 给药对代谢参数（包括葡萄糖稳态和胰岛素抵抗）的可能作用。RSV 组降低空腹血糖水平、胰岛素浓度和 HOMA-IR 指数的能力更强（图2（f-h））。OGTT 和 ITT 的结果以及相应的曲线下面积值进一步证实，RSV 给药显著改善了 HFD 喂养小鼠的糖耐量受损和胰岛素抵抗（图2（i-l））。此外，补充RSV显著降低了HFD喂养小鼠血清中IL-1β、TNF-α、IL-6和LPS的水平，并增加了IL-10的含量，这表明肥胖小鼠的内毒素血症和系统性炎症得到改善。通过补充 RSV 可以缓解（图2（m-q））。然而，RSV 未能阻止 HFD 引起的肥胖相关参数，包括脂肪量（图2(d、e)）、葡萄糖不耐症（图2(fl)）、系统性炎症和血清LPS（图2（m-q）），当肠道微生物群耗尽时。RSV 也不调节 Epi-WAT 中的脂肪生成基因（FAS 和 SCD1）、脂解基因（CPT1α、ATGL 和 HSL）或褐变相关基因（SIRT1、UCP1、PGC1α、TMEM26 和 PRDM16）(图2(r)）。这些发现表明 RSV 的保护作用可能与其对肠道微生物群的调节有关。
图2 肠道菌群参与RSV对肥胖的预防
为了进一步研究rsv诱导的肠道微生物群可否减轻肥胖，我们在hfd喂养的小鼠中进行了FMT（图3(a)）。正如预期的那样，与接受hfdr喂养的小鼠（HFD-HFD）微生物群的小鼠相比，接受hfdr治疗的供者微生物群的小鼠（HFD-HFDR）的代谢特征改善，包括体重、体重增加、WAT体重和脂肪细胞大小减少（图3(b-f)）。HFD-HFD组和HFD-HFDR组的平均能量摄入无显著差异（图3(d)）。此外，HFD-HFDR组的空腹血糖、胰岛素水平、HOMA-IR指数以及葡萄糖和胰岛素不耐受均显著改善（图3(g-m)）。与RSV补充结果一致，HFDR小鼠的FMT也显著降低了系统性炎症和血清LPS水平（图3(n-r)）。在转移hfdr处理小鼠的粪便后，WAT中脂肪生成（FAS和SCD1）、脂肪酸氧化（CPT1α、ATGL和HSL）和棕色化基因（SIRT1、UCP1、PGC1α、TMEM26和PRDM16）的mRNA表达也有所改善（图3(s)）。综上所述，RSV的有益作用可通过肠道菌群传递。
图3 通过FMT将RSV对高脂喂养小鼠的有益作用传递给小鼠
3. RSV显著富集肠道菌群来源的芳香族代谢物
为了研究rsv诱导的菌群重塑导致的代谢变化，我们使用气相色谱-质谱（GC-MS）对粪便和血清样本进行了非靶向代谢组分析。主成分分析（PCA）和偏最小二乘判别分析（PLS-DA）显示HFD和HFDR组有不同的聚类（图4(a, b)。在粪便代谢组中，相对于HFD组，HFDR组有47个代谢物上调，28个代谢物下调。在血清样本中，与HFD组相比，HFDR组有21个代谢物上调，12个代谢物下调。在这些粪便代谢物中，RSV治疗显著增加了3,4-二羟基苯甲酸、3-（4-羟基苯基）丙酸和4-羟基苯乙酸（4-HPA）的水平，这些物质均具有芳香结构（图4c， d）。因此，我们选择4-HPA作为候选分子，以检验以下假设：RSV的肠道微生物来源的代谢物足以减轻hfd诱导的代谢紊乱。
图4 RSV改变了代谢谱并富集了微生物群衍生的芳香族酸小鼠给予高脂饮食或HFDR （300 mg/kg/天）喂养16周
4. 4-HPA在高脂饮食喂养的小鼠中发挥抗肥胖作用
为了评估我们的假设，我们研究了4-HPA在hfd喂养的小鼠中减轻肥胖的治疗潜力。与HFD组相比，4-HPA治疗显著减轻了肥胖相关参数，表现为体重减少、体重增加、WAT重量和脂肪细胞大小（图5a-e）。值得注意的是，HFD组和HFD4A组的平均能量摄入无显著差异（图5d）。此外，4-HPA治疗增强了葡萄糖稳态和胰岛素敏感性，表现为降低了空腹血糖和胰岛素水平，改善了口服葡萄糖耐量试验（OGTT）和胰岛素耐量试验（ITT）结果，并降低了稳态模型评估的胰岛素抵抗（HOMA-IR）（图5g-m）。全身炎症也显著减轻，血清IL-10水平升高，IL-1β、TNFα、IL-6和LPS水平降低（图5n-r）。
图5 4-HPA足以逆转高脂诱导的肥胖
为了进一步评估4-HPA对脂质代谢的影响，我们分析了脂肪生成，脂肪酸氧化和棕色化相关基因的mRNA表达。脂肪生成基因（包括FAS、Dgta2和SCD1）的表达水平在hfd喂养的小鼠中升高，但在4-HPA治疗后显著降低（图6a）。各组间SREBP1和CD36的表达差异无统计学意义。对于脂肪酸β-氧化标志物，4-HPA处理显著上调了hfd喂养小鼠中LPL、HSL、LCAD、MCAD、Acacb、ATGL、Cpt2和Acox1的mRNA表达（图6b）。此外，与脂肪细胞棕色化相关的基因，如TFAM、PRDM16、CIDEA、TMEM26和TBX1，这些在HFD组中下调的基因，在4-HPA处理后显著上调（图6c）。综上所述，这些结果表明，较低剂量的4-HPA治疗有效地逆转了hfd喂养的小鼠的肥胖和代谢紊乱，这可能具有较高剂量的RSV的类似作用。
图6 4-HPA治疗可改善高脂喂养小鼠的脂质代谢
5. 4-HPA通过SIRT1通路保护肥胖
为了验证这一假设，我们分析了与SIRT1信号通路相关的mRNA和蛋白水平。我们观察到SIRT1通路关键基因的表达显著增加，包括SIRT1、PGC-1a、PPARr和UCP1（图6c）。此外，免疫组化分析显示，4-HPA治疗显著上调WAT和BAT中的UCP1水平（图6d）。Western blot分析证实WAT中SIRT1、PGC-1α、PPARα和UCP1的蛋白水平升高（图6e）。这些结果表明4-HPA至少部分通过SIRT1通路诱导WAT棕色化来减轻肥胖。为了进一步验证4-HPA的抗肥胖作用是否依赖于SRIT1的激活，我们同时给予4-HPA和sirt1特异性抑制剂E×527in hfd喂养的小鼠。E×527significantly抑制SIRT1活性，4- hpa介导的SIRT1激活被E×527treatment完全阻断（图7a）。此外，E×527treatment排除了4-HPA对体重、体重增加、脂肪大小、葡萄糖/胰岛素敏感性和炎症细胞因子水平的有益作用（图7b-r）。我们还评估了这些小鼠WAT中的脂代谢标志物。结果表明，E×527treatment削弱了4-HPA降低脂肪生成基因表达(如FAS（图8a），以及增加脂肪酸β氧化基因（LPL， HSL， LACD， MACD和CPT1a）和棕色化基因（TFAM, PRDM16， CIDEA和HOXC8）表达的能力（图8b， c）。此外，SIRT1、ppar、PGC1α和UCP1的mRNA和蛋白水平也证明了4-HPA对SIRT1信号通路的激活作用（图7a， 8c-e）。这些结果共同支持4-HPA通过sirt1依赖途径发挥其抗肥胖作用的结论。
图7 4-HPA通过SIRT1信号通路保护高脂诱导的肥胖
图8 4-HPA通过SIRT1信号通路调控高脂喂养小鼠的脂质代谢
结论
综上所述，我们的结果表明，RSV可以通过肠道菌群依赖的方式显著缓解hfd诱导的肥胖和炎症。RSV可改善肠道菌群失衡，显著富集肠道菌群衍生的代谢物（4-HPA）。补充4-HPA可通过激活SIRT1调节脂肪组织棕色化和产热来减轻hfd喂养小鼠的肥胖相关症状和炎症。我们的研究结果强调了肠道菌群衍生的4-HPA- sirt1轴在改善肥胖中的重要性，并提示4-HPA是一种由肠道菌群从RSV中释放的后生物，为肥胖和相关代谢性疾病提供了有前景的治疗方法。
Wang P, Wang R, Zhao W, Zhao Y, Wang D, Zhao S, Ge Z, Ma Y, Zhao X. Gut microbiota-derived 4-hydroxyphenylacetic acid from resveratrol supplementation prevents obesity through SIRT1 signaling activation. Gut Microbes. 2025 Dec;17(1):2446391. doi: 10.1080/19490976.2024.2446391.
