非酒精性脂肪肝病（Non-alcoholic fatty liver disease, NAFLD）是一种与胰岛素抵抗和遗传易感有关的慢性代谢性肝损伤疾病，其疾病谱主要包括非酒精性单纯性脂肪肝（Non-alcoholic simple fatty liver，NAFL）、非酒精性脂肪肝炎（Non-alcoholic steatohepatitis，NASH）及肝硬化和肝癌。在NAFLD治疗药物的开发中，以往的研究多集中于天然产物提取物的活性成分。近年来，作为新型膳食补充剂与功能食品的多糖，已成为新的研究方向。多糖具有调节代谢综合征和相关疾病的能力，如减轻肥胖、治疗高血脂和高血糖、降低胰岛素抵抗和慢性炎症。葛根(Pueraria lobata)作为一种药食两用的传统药材，其主要活性成分为异黄酮和多糖：葛根素与淀粉。以往的研究已证明葛根素能够治疗高脂高糖饮食诱导的小鼠NAFLD，这为葛根淀粉(PLS)能否成为治疗NAFLD的新功能食品提供了新思路。
2022年6月11日，西南医科大学吴旭团队在Food Research International（Q1，IF=7.425）杂志上发表题为“Pueraria lobata starch regulates gut microbiota and alleviates high-fat high-cholesterol diet induced non-alcoholic fatty liver disease in mice”的研究论文。该论文对葛根淀粉进行了结构和物理化学表征，并研究了其菌群调节及其缓解小鼠非酒精性脂肪肝病的作用。研究结果表明，葛根淀粉可作为预防和治疗高脂饮食诱导的NAFLD的益生元。我司提供了淀粉全部指标检测服务，同时在数据分析方面提供了帮助。
葛根干燥根茎提取的淀粉
PLS由不同粒径颗粒的混合种群组成，形状为多面体或不规则体，部分为球形或椭球体。大部分淀粉颗粒表面光滑，结构相对松散，部分表面粗糙、凹凸（图1A-C）。PLS分子量大多数集中在十万数量级、分子颗粒总体呈球形（图1D和E、表1）。PLS平均聚合度为20.74%，具有Cb型晶体结构，相对结晶度较高（图1F和表2）。FTIR分析结果显示PLS在1045 cm-1、1022 cm-1和995 cm-1处均具有特征吸收（图1G），（1022/995) cm-1和(1045/1022) cm-1的IR比值提示PLS晶型结构良好（表3）。由表4可知由于B型淀粉的存在，PLS的峰值粘度不高，糊化后的PLS在冷却过程中具有较高的热稳定性和较强的再结晶性。
图1. 葛根淀粉的形态、结构和理化特性
表1. 葛根淀粉的分子量参数（n=3）
表2.葛根淀粉的脱支链淀粉链长分布（n=3）
表3. 葛根淀粉的反卷积FT-IR光谱的吸光度(1022/995) cm-1和(1045/1022) cm-1的IR比值(n = 3)
表4.葛根淀粉的粘度特征（n=3）
PLS体外发酵结果显示葛根淀粉能被肠道菌群酵解，PLS又对肠道微生物产生积极影响：在菌门水平，改变菌群组成（图2A和B）；在菌属水平，提升潜在益生菌属丰度（图2C），降低条件致病菌丰度（图2D-F）；调节短链脂肪酸含量，增加乙酸、丁酸和戊酸等有益脂肪酸水平（图2G和H）。
图2. 葛根淀粉小鼠体外粪菌培养效应
从肝脏形态、体重以及炎症因子（IL-6、TNF-α）等方面进行对比发现，HFD小鼠的肝脏比ND小鼠的肝脏更白，体重更重以及炎症水平更高，但经SIL和PLS治疗后，体重以及炎症水平均有所降低，且PLS的效果更明显。
图3. 葛根淀粉减轻HFD诱导的NAFLD的全身炎症
PLS改善了肝脏异常病理改变，并通过抑制脂质脂肪生成、脂肪积累和肝损伤来抑制HFD诱导的NAFLD的发展，值得注意的是，PLS对NAFLD的保护与阳性药水飞蓟素相似。
图4. 葛根淀粉缓解HFD诱导的NAFLD的肝脏脂肪变性和血脂异常
由于PLS在体外显示了调节肠道菌群的作用，通过检测α -多样性和β -多样性分析整体微生物结构，进一研究了PLS对肠道菌群的影响。分析显示，HFD诱导的NAFLD小鼠粪便微生物结构发生了显著变化而PLS的处理改变了HFD诱导的微生物变化。结果表明，PLS能够在某种程度上逆转高脂高胆固醇饮食导致的肠道微生物多样性减少与菌群结构改变。
图5. 葛根淀粉在HFD诱导的NAFLD中调节肠道菌群的多样性与结构
为了进一步确定PLS处理后特定微生物在属水平上的变化，进行了LEfSe (LDA评分> 4)。经PLS治疗后的NAFLD小鼠的肠道微生物中，乳酸菌、双歧杆菌等有益菌开始富集而Desulfovibrio等对肠道炎症有益的细菌则会降低。以上结论均表明，通过对PLS干预后肠道菌群关键菌属的分析，摄入PLS能够增加NAFLD小鼠肠道有益菌属，减少致病菌群。
图6. 葛根淀粉干预后关键微生物属水平的变化分析
PLS逆转了HFD诱导的小鼠体内乙酸、丁酸和丙酸含量下降的趋势，但乙酸和丙酸含量无统计学差异。这一结果与体外发酵基本一致。PLS对NAFLD小鼠的其他SCFAs无显著影响。然而与HFD组相比，HFD+PLS组总SCFA产量升高，表明PLS能提高NAFLD小鼠总SCFAs含量。
图7.葛根淀粉治疗后NAFLD小鼠结肠中短链脂肪酸含量变化
基于距离的冗余分析(db-RDA)和Pearson相关分析结果表明，PLS改善NAFLD小鼠病理异常与其调节特定的肠道微生物改变相关。炎症水平升高、病理指数增加以及升高的AST、ALT、TG、TC和 LDL-C水平与条件致病菌属呈正相关,而与有益菌属（Lactobacillus等）呈负相关。此外，升高的SCFA和HFD-C水平与潜在益生菌属呈正相关。
图8. 基于距离的冗余分析(db-RDA)和Pearson相关分析对葛根淀粉治疗小鼠NAFLD的关键微生物变化和主要病理异常的相关性
葛根淀粉能调节肠道菌群，对HFD诱导的NAFLD小鼠有保护作用。因此，葛根淀粉可能是一种对抗NAFLD的药物或功能性食品的潜在候选药物。
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