膳食性肥胖症是全球关注的健康问题。有研究表明，肥胖症患者常伴有胰岛素抵抗症，导致机体营养代谢失衡和脂类积聚，并由此增大了高血脂、高血糖等并发疾病及心血管疾病、非酒精性脂肪肝等慢性病患病风险。
鞣花酸（EA）是一种天然多酚类化合物，具有调节糖脂代谢的作用。但是，EA的生物有效性和生物利用度较低，90%～95%的EA在小肠中不能被消化和吸收，需要被特定的结肠细菌转换为尿石素A等产物后才可发挥作用。肥胖个体肠道菌群结构改变，转化EA的效率降低。凝结芽孢杆菌可能具有转化多酚活性和调节肠道菌群构成的作用，也可以预防肥胖等慢性疾病。因此，添加凝结芽孢杆菌可能促进EA生理调节作用，青岛大学营养与健康研究院的党红阳、孙 进*等旨在探讨凝结芽孢杆菌BC2000和BC30对EA调节血脂及胰岛素抵抗作用的影响，为BC2000作为益生菌在富含EA食品配方中的应用提供进一步的理论依据。
1、凝结芽孢杆菌BC30和BC2000对高脂小鼠体质量、采食量的影响
如图1A所示，高脂饲料喂养5 周后，与LFD组相比，HFD组小鼠体质量显著增加（P＜0.05）。实验结束时，高脂饮食诱导的小鼠体质量是低脂饮食的1.2 倍。喂养9 周后，与HFD组相比，HFD+EA组体质量显著降低（P＜0.05）。实验过程中，HFD+EA+BC30和HFD+EA+BC2000喂养没有引起小鼠肥胖。喂食期间，与LFD组相比，高脂饮食可以显著降低小鼠的采食量（P＜0.05）（图1B）。
2、凝结芽孢杆菌BC30和BC2000对高脂小鼠血糖相关指标的影响
如图2A所示，灌胃葡萄糖后，LFD组小鼠血糖浓度在30 min后升至最高，并在90 min内恢复到正常水平。HFD组小鼠的血糖浓度在30 min后达到最大值，90 min时未恢复到正常水平，表明HFD组小鼠胰岛素分泌紊乱，血糖调节能力失衡，葡萄糖耐量受损。与HFD组相比，灌胃30 min时，HFD+EA+BC2000组血糖浓度显著降低（P＜0.05），90 min时，HFD+EA+BC30组血糖浓度显著降低（P＜0.05）。
如图2B所示，与LFD组相比，HFD组AUC显著升高（P＜0.05）。与HFD组相比，HFD+EA+BC2000组AUC显著降低（P＜0.05），HFD+EA和HFD+EA+BC30组无显著性差异。图2C显示，与HFD组相比，添加EA能显著降低胰岛素水平（P＜0.05）。与HFD+EA相比，添加凝结芽孢杆菌BC2000可以显著降低胰岛素水平（P＜0.05），但添加凝结芽孢杆菌BC30没有显著降低胰岛素水平。如图2D所示，添加EA能显著降低高脂肪饮食导致的IRI升高（P＜0.05）。与HFD+EA组相比，添加凝结芽孢杆菌BC2000可以显著降低IRI（P＜0.05），添加凝结芽孢杆菌BC30无显著性变化。综上表明EA和BC2000协同作用能够降低葡萄糖的吸收速率，增强胰岛β细胞功能，降低胰岛素水平，缓解高脂小鼠葡萄糖耐量受损，进而缓解胰岛素抵抗，且作用效果优于EA和EA+BC30。
3、凝结芽孢杆菌BC30和BC2000对高脂小鼠血脂相关指标的影响
高脂饮食通常伴随着脂质代谢异常。高脂饲料喂养10 周后，与LFD组小鼠相比，HFD组小鼠血浆TG、TC、LDL-C浓度和LDL-C/HDL-C比值显著升高（P＜0.05）（图3）。补充EA可显著减低高脂饮食小鼠血浆TG、TC浓度和LDL-C/HDL-C比值（P＜0.05）。与HFD+EA组相比，补充凝结芽孢杆菌BC2000可显著降低血浆TC浓度（P＜0.05）。HFD+EA+BC30组与HFD+EA+BC2000组各血脂相关指标无显著性差异。5 组小鼠HDL-C浓度无显著性差异。综上，补充凝结芽孢杆菌BC30、BC2000可以有效促进EA改善高脂饮食引起血脂水平紊乱的作用，作用效果优于单独使用EA，并且补充EA+BC2000更有利于预防高脂饮食导致的TC浓度升高。
4、凝结芽孢杆菌BC30和BC2000对高脂小鼠炎性细胞因子的影响
由图4可知，与HFD组相比，补充EA可以显著降低高脂饮食引起的血浆LPS、hs-CRP、Zonulin和IL-6的水平及肝脏TNF-α水平的升高（P＜0.05）；与HFD+EA组相比，补充凝结芽孢杆菌BC30可以显著降低血浆hs-CRP和Zonulin水平（P＜0.05），补充凝结芽孢杆菌BC2000可以显著降低血浆LPS、hs-CRP和Zonulin水平（P＜0.05）。与HFD+EA+BC30相比，BC2000可以显著降低血浆Zonulin水平。
5、凝结芽孢杆菌BC30和BC2000对高脂小鼠肝脏和睾周脂肪形态的影响
由图5A可知，高脂肪饮食小鼠H&E染色肝脏切片可见炎性细胞浸润和脂质空泡化。肝脏油红O染色结果显示，HFD组小鼠肝脏脂肪着色明显，可见大量的脂肪滴，相同视野范围内HFD组肝脏中的脂滴面积百分比显著高于其他组（图5B、D）。与HFD组相比，补充EA、EA+BC30和EA+BC2000均可以显著降低肝脏脂质积聚（P＜0.05），但HFD+EA、HFD+EA+BC30及HFDEA+BC2000组之间的肝脏脂滴面积百分比无显著性差异（图5D）。与LFD组相比，HFD组睾周脂肪细胞明显增大（图5C），补充EA、EA+BC30及EA+BC2000可以显著减小高脂小鼠的睾周脂肪细胞面积（P＜0.05）（图5E），但HFD+EA、HFD+EA+BC30及HFDEA+BC2000组肝脏和睾周脂肪组织形态无显著性差异。这些结果表明，EA、EA+BC30及EA+BC2000均能够有效抑制高脂肪饮食导致的脂肪细胞肥大和肝脏脂肪变性。
6、凝结芽孢杆菌BC30和BC2000对高脂小鼠盲肠内容物菌群多样性的影响
如图6A～C所示，高脂喂养引起了盲肠内容物菌群Alpha多样性的变化，与HFD组相比，HFD+EA小鼠盲肠菌群的Shannon多样性指数和Simpson多样性指数极显著降低（P＜0.01），补充凝结芽孢杆菌BC2000或BC30对盲肠内容物菌群Alpha多样性有提高作用，但无统计学差异。Beta多样性主要反映菌群构成的群体间差异。基于UniFrac加权矩阵主坐标分析（principal coordinates analysis，PCoA）显示，HFD组与其他组之间5 种肠道菌群组成差异显著（P＜0.05）（图6D）。基于UniFrac未加权矩阵PCoA表明，与LFD组相比，高脂喂养显著改变了肠道菌群的组成（P＜0.015），与HFD组相比，添加EA或EA+BC30可以显著改变肠道菌群的组成（P＜0.012、P＜0.003），但添加EA+BC2000无显著性改变（图6E）。与HFD+EA相比，添加BC2000可以显著改变肠道菌群的组成（P＜0.003）。
7、凝结芽孢杆菌BC30和BC2000对高脂小鼠盲肠内容物菌群组成的影响
如图7A所示，在门水平上，Firmicutes（厚壁菌门）、Bacteroidetes（拟杆菌门）、Desulfobacterota（脱硫杆菌门）、Actinobacteria（放线菌门）是肠道菌群主要优势菌群。与LFD组相比，HFD喂养降低了Bacteroidetes的相对丰度，提高了Desulfobacterota相对丰度。与HFD组相比，EA处理显著提高了Firmicutes的相对丰度（P＜0.05），EA复合BC2000处理降低了Desulfobacterota相对丰度，提高了Actinobacteria的相对丰度，但无显著性差异。研究表明，Firmicutes与Bacteroidetes丰度比值（F/B）在肥胖小鼠肠道内明显升高，如图7D所示、LFD、HFD、HFD+EA、HFD+EA+BC30及HFD+EA+BC2000组小鼠F/B比值分别为9.7、19.2、17.1、11.5和10.4，HFD+EA+BC30和HFD+EA+BC2000可以降低高脂肪饮食导致的F/B比值的升高，且优于EA单独作用，但相互之间无显著性差异。
8、小鼠肠道菌群与生化指标的相关性分析
将HFD+EA组与HFD+EA+BC2000组相对丰度具有差异显著的菌属（FDR＜0.05）与生化指标的相关性分析结果如图8A所示。Bacillus（芽孢杆菌属）相对丰度与TC、LDL-C、IRI、Zonulin、hs-CRP、血浆TNF-α水平呈显著（P＜0.05）或极显著（P＜0.01）负相关，Enteractinococcus（肠球菌属）相对丰度与IRI、Zonulin、hs-CRP水平呈显著（P＜0.05）或极显著（P＜0.01）负相关，Pseudogracilibacillus（假纤细芽孢杆菌属）、Alistipes（另枝菌属）与IRI呈显著负相关（P＜0.05），Clostridium_sensu_stricto_1（梭状芽孢杆菌属）、Turicibacter（苏黎世杆菌属）相对丰度与TC浓度呈显著正相关（P＜0.05），Lachnospiraceae_FSC02_group（毛螺菌属）相对丰度与TC、LDL-C和Zonulin浓度呈显著正相关（P＜0.05），UCG_009相对丰度与Zonulin浓度和IRI分别呈显著（P＜0.05）和极显著（P＜0.01）正相关。
如图8B所示，血浆TC、LDL-C水平与炎性细胞因子hs-CRP、IL-6、LPS、肝脏TNF-α水平呈极显著或高度显著正相关（P＜0.01、P＜0.001）；IRI与IL-6水平呈高度显著正相关（P＜0.001）。表明Bacillus、Enteractinococcus、UCG_009、Pseudogracilibacillus、Alistipes、Clostridium_sensu_stricto_1、Lachnospiraceae_FSC02_group、Turicibacter菌群与高脂小鼠的胰岛素抵抗、黏膜屏障能力显著相关。肠道菌群失调导致黏膜屏障受损，炎性细胞因子通过受损的屏障进入淋巴系统、血液、浸润脂肪和肝脏组织，导致肝脏脂肪累积，进一步导致小鼠血脂代谢失衡（TC、LDL-C水平升高），从而产生胰岛素抵抗。
结论
综上所述，凝结芽孢杆菌BC2000和EA联合补充可以显著降低高脂饮食小鼠的脂肪积累和血脂水平，改善肝组织脂肪性损伤，缓解低水平全身慢性炎症，增强肠道黏膜屏障，调节肠道菌群紊乱，促进与胰岛素抵抗相关的有益菌生长，抑制有害菌的生长，从而有效缓解高脂饮食诱导所致胰岛素抵抗，且效果优于单独补充EA，本实验可为开发凝结芽孢杆菌BC2000和在富含EA食物中的补充应用提供进一步的理论依据。
通信作者简介
孙进副教授，青岛大学营养与健康研究院硕士生导师。工学博士，毕业于江南大学。主要从事人类营养学的科研与教学工作，曾先后在江南大学食品学院从事食品营养学教学科研工作，在美国马萨诸塞州立大学食品系访学。主要研究领域包括：1）人体菌群构成和变迁规律及母乳源益生菌分离和应用，2）营养素和益生菌调节肠道菌群对其它组织生理功能的影响，3）肠道菌群转化植物化学物的的研究。曾主持国家自然基金（青年基金）、中国博士后科学基金、十二五支撑计划子课题和国家高技术研究发展计划（863计划）专题课题一项各1项，参与国家自然科学基金两项，参与教育部博士点基金1项，参与国家重点研发计划2017年度项目1项。在Molecular Nutrition Food Research、Food and Function和Nutrition等权威期刊发表学术论文30余篇，获得发明专利4项和转件著作权各1项。
第一作者简介
党红阳硕士研究生，新疆大学生命科学与技术学院食品科学专业硕士研究生。在青岛大学营养与健康研究院进行联合培养。研究方向为食品科学，曾获得新疆大学学业奖学金，优秀研究生，在Nurients发表一篇研究型文章（中科院2区，IF:6.7）。
本文《凝结芽孢杆菌BC2000联合鞣花酸改善高脂饮食诱导的小鼠胰岛素抵抗》来源于《食品科学》2023年44卷5期85-95页，作者：党红阳，李欣悦，齐策，王亮，孙进。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20220326-319。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。
图片来源于文章原文及摄图网。
为构建多元化食物供给体系并兼顾生态环境保护，并形成以生物多样性保护促进食品生产的可持续性，北京食品科学研究院和中国食品杂志社将与北方民族大学、皖西学院、宿州学院、滁州学院于 2023年5月13-14日在中国宁夏银川 共同举办“ 生态保护与食品可持续发展国际研讨会 ”。本届研讨会将围绕新资源食品挖掘、动植物、微生物可替代蛋白、食用菌等食物资源的开发现状、重要创新进展及存在的问题开展研讨，探讨未来食品发展方向，通过展示我国生态保护与食品可持续发展等领域的最新科研成果，搭建科研单位与企业产学研结合的平台，共同促进我国食品产业发展快速踏入新里程。
Food Science of Animal Products（ISSN: 2958-4124, e-ISSN : 2958-3780）是一本国际同行评议、开放获取的期刊，由北京食品科学研究院、中国肉类食品综合研究中心主办，中国食品杂志社《食品科学》编辑团队运营，属于食品科学与技术学科，旨在报道动物源食品领域最新研究成果，涉及肉、水产、乳、蛋、动物内脏、食用昆虫等原料，研究内容包括食物原料品质、加工特性，营养成分、活性物质与人类健康的关系，产品风味及感官特性，加工或烹饪中有害物质的控制，产品保鲜、贮藏与包装，微生物及发酵，非法药物残留及食品安全检测，真实性鉴别，细胞培育肉，法规标准等。
投稿网址：
https://www.sciopen.com/journal/2958-4124
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