文献解读
文献解读|红芸豆多糖通过调节肠道菌群和脂质代谢减轻Ⅱ型糖尿病大鼠的高血糖和高血脂
Ⅱ型糖尿病(T2DM)是一种复杂的机体内紊乱,并伴有空腹血糖、胰岛素功效受损、碳水化合物和脂质代谢紊乱,以及中度肠道菌群失调的一种病。T2DM是由能量密集的饮食、缺乏运动和遗传易感性等引起的。目前饮食干预和生活方式改变被认为更有利于缓解T2DM的进一步恶化。有研究表明,膳食多糖作为低热量的生物活性物质,在很大程度上影响糖尿病个体的糖代谢和肠道菌群,豆类是非淀粉多糖的极好来源,在糖尿病患者的饮食中作为治疗药物,从豆科植物中提取的多糖具有抗糖尿病活性,红芸豆粗多糖(RK)对Ⅱ型糖尿病小鼠具有更有效的抗糖尿病活性。因此,这鼓励更多人探索生物活性多糖作对T2DM的作用。
2022年10月,南昌大学食品科学技术联合实验室在Food Chemistry(IF=9.231)杂志上发表题为”Polysaccharides from red kidney bean alleviating hyperglycemia and hyperlipidemia in type 2 diabetic rats via gut microbiota and lipid metabolic modulation “的研究论文,研究显示RK可通过调节肠道菌群和调节宿主代谢来缓解Ⅱ型糖尿病大鼠的高血糖和高血脂,同时高剂量纯化多糖(RKPH)比最佳剂量粗多糖(RKM)具有更好的抗糖尿病作用,证实了纯多糖是其抗糖尿病作用的主要生物活性成分。
图1 RK对Ⅱ型糖尿病大鼠血糖稳态和血脂的影响
图2 RK对Ⅱ型糖尿病大鼠空腹血糖(1-4周)体重和变化率的影响
一方面DM(糖尿病组)与CON(对照组)相比,血清8个指标均显著升高,但在血清GSP、NEFA、TC、TG、LDL-C中RKL、RKM、RKH和Met显著降低(图1A-H);另一方面四组治疗组在改变空腹血糖方面表现出不同的效率(1-4周)(图2A),RKM在最后一周显著降低了FBG水平,RKM组大鼠体重明显高于DM组(图2B)。则总结出,补饲RKM可有效改善Ⅱ型糖尿病大鼠的血糖稳态和血脂。
2 RK对胰岛素抵抗和胰腺病理的影响
图3 RK对Ⅱ型糖尿病大鼠胰岛素抵抗及胰腺组织病理学的影响
图4实时荧光定量逆转录PCR的表达
图(3A、3B、3D)可知,Ⅱ型糖尿病大鼠表现为严重的水泡变性、β细胞损伤、胰岛素抵抗,RKL和RKM均可减轻胰岛坏死和β细胞损伤,RKM能轻微提高胰岛素浓度。与DM组相比,RKM治疗组IR、IRS-1、IRS-2、PI3K、GLUT-2 mRNA表达水平升高(图4)。IR、IRS-1和AKT的mRNA表达量与HOMA- IR呈显著负相关,IRS-2、PI3K和GLUT-2与所有基本生化指标的相关性均较低(图3C)。结果表明,RK通过增加IR、IRS-1 mRNA的表达略有缓解胰岛素抵抗。
图5RK对Ⅱ型糖尿病大鼠血清代谢组学的影响
用PCA分析各组间的代谢差异,发现RKM在T2DM中具有有效的缓解作用(图5C-D)。进行OPLS-DA分析得出T2DM中饱和溶血磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺、羟乙二叔三烯酸等簇数增加,不饱和溶血磷脂酰胆碱簇数减少(5A -B)。从Venn图和热图中发现所有处理均显著降低11种代谢物(图5E-G)。粗多糖3种处理组显著降低了8种代谢物(图5G)。T2DM中有7条通路受到显著干扰,其中5条通路受到RK治疗的调节,不饱和脂肪酸的生物合成途径比RK调节的其他代谢途径最为显著(图5H-I)。
图6RK对Ⅱ型糖尿病大鼠肠道菌群的影响及其与重要代谢物的相关性
为了研究RK对Ⅱ型糖尿病大鼠肠道菌群的调节作用,采用16S rRNA基因的V4区分析结肠菌群组成,得出RKM组与DM组相比,示波螺旋体、粘液螺旋体、密螺旋体和拟杆菌、Phascolarctobacterium、琥珀弧菌、Blautia的丰度显著降低(图6A)。为了研究重要代谢产物与肠道菌群的相关性,建立了所有组中19种重要血清代谢产物浓度与微生物属相对丰度之间的Spearman相关分析(图6B),得出RKL、RKM和RKH降低的19种代谢物与拟杆菌门的比例呈负相关。
5 RKP和RKM对血糖稳态、血脂和胰岛素抵抗的影响
图7RKM和RKP对不同类型大鼠血糖稳态和血脂的影响
分别测定了粗多糖(RKM)和低、中、高剂量纯多糖(RKPL, RKPM, RKPH)对Ⅱ型糖尿病大鼠葡萄糖稳态和血脂的影响(图7A-H)。发现RKPH比RKM、RKPL和RKPM具有最良好的降血糖和降血脂作用,同时RKPH显著缓解了胰岛素抵抗(图7I-J)。这些结果表明,RK的抗糖尿病作用可能主要由其纯多糖部分驱动。
该论文首先通过实验评价了Ⅱ型糖尿病大鼠血糖和脂质的稳态,确定了关键成分。接着证明RK可缓解STZ诱导的糖尿病大鼠的高血糖、高血脂症状。再发现RK不仅通过调节不饱和脂肪酸的生物合成改善了代谢紊乱,还通过选择性富集拟杆菌属、Phascolarctobacterium、琥珀弧菌属、Blautia等关键属,改善了肠道菌群组成。最后进一步发现纯化的多糖(RKP)是RK的核心生物功能成分。总的来说,本研究为RKP作为Ⅱ型糖尿病患者的有效膳食补充剂提供了证据,今后应着重研究多糖对特定菌属的影响,明确多糖在改善脂质代谢过程中与有益菌生长的构效关系。
往期推荐
客户文章|Food&Function:生态环境对苜蓿多糖结构特性和生物活性的影响
Front Nutr 一作解读|添加天竺葵精油的木薯淀粉复合膜相关性能的研究
一作解读|Foods 火参果 (Cucumis metuliferus) 果皮中果胶的免疫活性和肠道微生物群调节
客户文章|Frontiers in Nutrition.一作解读:甘油和赤藓糖醇不同配比对玉米淀粉基薄膜性能的影响
客户文章|F.C.一作解读:微波加热制备淀粉-脂质复合物的研究
... ...
文本:张阴
排版:檀檀
审核:三黍市场运营部