Introduction

近年来，人类饮食中的脂肪含量显著增加，在许多国家，高脂饮食（HFD）甚至已经成为肥胖和心血管疾病的主要原因之一。脂肪摄入增加可诱导肠道氧化应激，直接影响肠道屏障功能，激活一系列炎症反应，导致肠道菌群组成失衡。研究表明，包括上皮屏障和微生物屏障在内的肠道屏障的损伤与一些慢性疾病有关，如脂质代谢紊乱、肝病、炎症等。脂肪的过度消化吸收与高脂血症引起的脂质代谢紊乱、超重和肥胖有关。这些疾病已成为慢性疾病预防方面的重大挑战，并给社会造成了沉重的经济负担。

多项研究表明，摄入VC和奥利司他分别可以降低HFD诱导的氧化应激和抑制脂肪的消化吸收。然而，长期或不正确地补充VC或奥利司他会导致副作用，如胃酸生成增加、对营养物质吸收不良、形成肾结石等。

多酚类物质广泛存在于谷物、浆果和其他植物源食品中。已经有报道称，多酚类物质可以通过调节脂肪运输相关蛋白对脂肪的消化和吸收表现出抑制作用。肠道菌群，如产生胆汁酸和短链脂肪酸的细菌，以及肠道通透性，直接参与脂肪的消化吸收。因此，有必要从物理和微生物肠道屏障的角度进一步研究多酚类物质抑制脂肪消化吸收的机制。蓝靛果（Lonicera caerulea L.）是忍冬科忍冬属，它含有丰富的多酚类物质，尤其是花青素-3-O-葡萄糖苷，具有较高的抗氧化活性，并具有多种生物活性，包括有助于改善微生物和炎性水平、有助于控制体内肿瘤细胞生长和体脂含量等。根据前期研究发现，我们推测蓝靛果多酚（LCP）抑制脂肪吸收的能力可能是由于其对小肠上皮屏障的调节作用，尤其是对肠道菌群的调节作用。

沈阳农业大学食品学院矫馨瑶博士、王月华副教授、李斌教授等 为了证明这一假设，研究了LCP对HFD喂养大鼠小肠上皮屏障和微生物群的影响，为LCP作为益生元利用、抑制脂肪吸收、改善HFD引起的肠道上皮屏障功能障碍和菌群失衡奠定基础。

Results and Discussion

LCP通过Nrf2通路抑制HFD大鼠小肠组织氧化应激

以活性氧（ROS）和丙二醛（MDA）作为小肠氧化应激和抗氧化活性的指标。模型组（MG）与对照组（NC）、VC组和蓝靛果多酚（LCP）组比较，这两项指标显著升高。VC和LCP组显著降低ROS和MDA的水平。此外，与MG组相比，VC和LCP显著增加了谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）和超氧化物歧化酶（SOD）水平，使其与NC组没有显著差异。

测定小肠血红素氧化酶-1（HO-1）、磷酸酰胺腺嘌呤二核苷酸醌氧化还原酶-1（NQO-1）和组织核因子2相关因子2（Nrf2）（细胞质和细胞核）蛋白表达水平。与NC组相比，HFD显著提高细胞质中Nrf2的表达水平。VC和LCP均增强了Nrf2的细胞质水平表达。细胞核水平上，VC组Nrf2表达显著低于LCP组，且均较NC组和MG组表达明显降低。NC组和MG组Nrf2核表达差异无统计学意义。以上结果表明，VC和LCP可能促进Nrf2与核内抗氧化反应元件（ARE）的结合，从而导致Nrf2核内水平下降。VC和LCP组Nrf2下游因子HO-2和NQO-1表达水平显著高于NC和MG组，VC组的HO-2和NQO-1表达水平显著高于LCP组。以上结果表明，VC和LCP可能通过调节Nrf2通路来抑制氧化应激。

图1 LCP对大肠小肠组织中氧化应激指标的影响

图2 LCP对大鼠小肠组织中Nrf2（细胞质）、Nrf2（细胞核）、HO-1和NQO-1蛋白表达水平的影响

LCP能够抑制HFD大鼠小肠组织炎症性细胞因子

测定肿瘤坏死因子-α （TNF-α）、白细胞介素-6（IL-6）、环氧化酶-2（COX-2）、核因子κ-B p65（NF-κB p65）等促炎细胞因子在小肠中的mRNA表达水平。与NC组相比，HFD显著上调TNF-α、IL-6、COX-2、NF-κB p65 mRNA水平，但添加VC和LCP显著抑制了这种上调作用。这些结果表明，LCP可以潜在地抑制HFD诱导的氧化应激引起的小肠炎症。

图3 LCP对大鼠小肠组织中TNF-α、IL-6、COX-2、NF-κB p65和iNOS表达水平的影响

LCP对HFD大鼠小肠上皮屏障功能具有调节作用

通过小肠H&E染色切片可以看出，NC组肠道形态未见损伤和炎症迹象，MG组肠道杯状细胞和浅表上皮细胞数量减少，有炎症细胞浸润迹象。VC组近50%杯状细胞群受影响，浅表上皮细胞未恢复，伴少量炎性细胞浸润。LCP组组织形态与NC组基本相同，杯状细胞、浅表上皮细胞未见改变或损伤，炎症细胞无明显浸润。上述结果表明，补充LCP可减轻高脂膳食诱导的小肠病理损伤。

与NC组相比，HFD显著降低GLP-2表达水平，添加VC和LCP显著增加GLP-2表达水平。MG组claudin-2蛋白表达水平显著高于NC组，添加VC和LCP显著抑制了该蛋白表达的增加。MG组中occludin蛋白表达水平明显低于NC组。与MG组相比，VC和LCP添加显著提高了occludin表达水平。上述结果表明，LCP可促进肠道屏障功能。

图4 LCP对大鼠小肠上皮屏障功能的影响

LCP对HFD大鼠小肠菌群失衡具有调节作用

对大鼠小肠菌群进行检测分析，结果表明，LCP对肠道菌群具有调节作用，能够在门水平上，增加小鼠肠道Firmicutes丰度，降低OD1和Proteobacteria丰度；在属水平上，增加Bifidobacteriums、Akkermansia和Lactobacillus等菌丰度，降低Brevibacterium、Rhodococcus、[Eubacterium]、Alcaligenes、Oligella和Psychrobacter丰度。利用PICRUSt预测了不同类群间功能谱的差异，结果表明LCP组31个功能模块发生显著改变。LCP的添加引起了功能通路的改变，主要是代谢、机体系统、人类疾病和环境信息处理等，如淀粉和蔗糖代谢、IL-17信号通路、癌症中心碳代谢、PI3K-Akt信号通路等。因此，LCP干预有助于改善HFD大鼠的小肠菌群功能。

图5 LCP对大鼠小肠菌群的多样性和组成的影响

图6 PICRUSt预测LCP对微生物群落功能的影响

宿主参数与菌群的相关性

对丰度较高的菌群与宿主参数之间的斯皮尔曼r相关性进行分析，进一步探究它们之间的关系。结果表明，丰度较高的18种菌群至少与体重增加、氧化应激、炎症或小肠上皮细胞屏障相关标志物呈正相关或负相关。

图7 肠道菌群种类和评价参数之间斯皮尔曼r相关性的热图

Conclusion

本实验结果表明，LCP对HFD大鼠脂肪吸收和小肠屏障（物理屏障和微生物屏障）损伤有一定的抑制作用。LCP对脂肪吸收和体重增加的抑制作用可能与小肠上皮屏障的调节有关，特别是对Lactobacillus和Bacilli等菌群的调节。研究结果为以蓝靛果多酚为原料制备与脂肪代谢相关的功能性产品提供了理论支持。

第一作者

王月华，女，博士，现为沈阳农业大学食品学院老师，主要从事健康食品功效机制研究及功能食品开发研究。近三年，主持国家自然科学基金青年基金1项，辽宁省自然科学基金1项，沈阳农业大学高层次人才引进项目1项，参与十三五国家重点研发计划子课题、国家自然科学基金面上项目等6项；参与获得中国食品科学技术学会科技创新奖-技术进步一等奖1项、辽宁省自然学术成果二等奖1项、三等奖1项等奖项；参与发表学术论文17篇；申请发明专利6件。

通信作者

李 斌 ，男，汉族，中共党员，沈阳农业大学食品学院教授，博士生导师，美国康奈尔大学博士后。现任沈阳农业大学食品学院食品科学学科带头人，农业农村部神农中华农业优秀创新团队带头人，国家林业和草原局小浆果工程技术中心主任，农业农村部国家浆果加工技术研发专业中心副主任，国家葡萄产业体系蓝莓沈阳试验站站长，辽宁省健康食品营养与创制重点实验室主任。兼任沈阳市侨联常委、侨青会会长、校侨联主席、留学人员联谊会理事。学术兼职中国食品科学技术学会青年工作委员会委员，中国食品科学技术学会果蔬加工分会常务理事，中国园艺学会小浆果分会副秘书长。

入选国家高层次人才特殊支持计划、百千万人才工程国家级人选、国家有突出贡献中青年专家、辽宁省学术头雁、“兴辽英才计划”青年拔尖人才、省百千万人才工程百人层次，荣获辽宁省五一劳动奖章、辽宁省优秀科技工作者、沈阳市十大科技英才、沈阳市杰出人才、沈阳市优秀研究生导师、校天柱山学者、教学名师等。

主要从 事浆果（花色苷）加工技术与营养功能领域研究，已在Critical Reviews in Food Science and Nutrition、Journal of Agricultural and Food Chemistry、Food Hydrocolloids、Food Chemistry、Carbohydrate Polymers、《食品科学》、《中国食品学报》等业内优秀期刊发表论文140多篇，其中SCI收录80多篇，ESI高被引论文6篇，申请和授权发明专利70余件，专利科技成果转让12件，主持地方标准6部，应邀在Springer出版集团和科学出版社合著学术专著2 部，参编中文著作4 部。担任Journal of Future Foods、《食品科学》、《食品工业科技》等期刊编委。主持国家自然科学基金区域联合基金重点项目1项、面上及青年项目3项，国家科技部重点研发计划、农业部公益性行业(农业)科技等省部级项目10余项。成果先后获国家科技进步二等奖、辽宁省科技进步一等奖、神农中华农业科技奖一等奖、中国食品科学技术学会科技创新奖一等奖、辽宁青年科技奖等。

通信作者

矫馨瑶，女，汉族，工学博士，现为沈阳农业大学食品学院讲师，主要研究方向为果蔬精深加工及功能活性成分研究。目前主持沈阳农业大学公开招聘博士毕业生科研启动项目，以第一作者或共同第一作者在Journal of Nutritional Biochemistry、International Journal of Food Science and Technology、Journal of Functional Foods\ Food Science and Human Wellness等国内外学术期刊公开发表论文7篇，其中 SCI论文5篇，EI论文1篇，参与申请并授权国家发明专利4项。

Lonicera caerulea polyphenols inhibit fat absorption by regulating Nrf2-ARE pathway mediated epithelial barrier dysfunction and special microbiota

Yuehua Wanga,b, Ningxuan Gaoa,b, Andrea Nieto-Velozac, Lingxi Zhoud, Xiyun Suna,b, Xu Sia,b, Jinlong Tiana,b, Yang Line, Xinyao Jiaoa,*, Bin Lia,b,*

a College of Food Science, Shenyang Agricultural University, Shenyang 110161, China

b Key Laboratory of Healthy Food Nutrition and Innovative Manufacturing of Liaoning Province, Shenyang 110161, China

c Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá 111311, Colombia

d Key Laboratory of Industrial Biotechnology, Ministry of Education, School of Biotechnology, Jiangnan University, Wuxi 214122, China

e College of Food Science and Technology, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310014, China

*Corresponding authors.

Abstract

Scope

High-fat diet (HFD) induces imbalance in the small intestine environment, where fat digestion and absorption mainly take place. This study aimed to elucidate the mechanisms by which Lonicera caerulea polyphenols (LCP) might inhibit fat absorption, from the perspective of small intestine microbiota and epithelial barrier integrity.

Methods and results

Male Sprague-Dawley rats were given HFD with or without co-administration of LCP for 8 weeks. The results showed that LCP supplementation significantly decreased the levels of serum triglycerides (TG), total cholesterol (TC), and low-density lipoprotein cholesterol (LDL-C), and increased the contents of fecal sterols, in HFD rats. LCP also inhibited the dysfunction of the small intestine epithelial barrier, via alleviating the oxidative stress activated by Nrf2-ARE pathway, and by modulating the expressions of pro-inflammatory factors such as tumor necrosis factor-α (TNF-α), interleukin-6 (IL-6), cyclooxygenase-2 (COX-2), nuclear factor kappa-B p65 (NF-κB p65) and inducible nitric oxide synthase (iNOS) in the small intestine. Additionally, LCP administration restored the balance in small intestine microbiota and increased the abundance of the specific bacteria, such as Lactobacillus, involved in fat absorption.

Conclusion

Our results demonstrated that LCP may be beneficial to inhibit fat absorption. The mechanism seems to be associated with the protection of the epithelial barrier integrity and the modulation of specific bacteria in the small intestine.

Reference:

WANG Y H, GAO N X, NIETO-VELOZA A, et al. Lonicera caerulea polyphenols inhibit fat absorption by regulating Nrf2-ARE pathway mediated epithelial barrier dysfunction and special microbiota[J]. Food Science and Human Wellness, 2023, 12(4): 1309-1322. DOI:10.1016/j.fshw.2022.10.013.

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文章编译内容由作者提供

编辑：梁安琪；责任编辑：张睿梅

封面图片来源：图虫创意

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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。

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