Phytomedicine | 安徽中医药大学：桔梗多糖通过调节肠道菌群和代谢物抑制高脂诱导肥胖进展|phytomedicine|受体|多糖|桔梗|肠道菌群|肥胖|胆汁酸|脂肪酸

近日发表于《Phytomedicine》的研究，系统揭示了传统中药桔梗来源的多糖组分（PG1与PG2）通过重塑肠道微生态及相关代谢通路，对抗高脂饮食诱导肥胖的分子机制。研究发现，PG1在改善肥胖及相关代谢紊乱方面显著优于PG2，其作用主要通过协同调控“肠道菌群-短链脂肪酸”与“肠道菌群-胆汁酸”两条关键信号轴实现。在高脂饮食喂养90天的C57BL/6小鼠模型中，高剂量PG1干预能有效抑制体重增长、改善血脂异常、减轻炎症与肝脏损伤、减少脂肪沉积。通过宏基因组学分析发现，PG1主要促进了产短链脂肪酸细菌的丰度，进而增强肠道GPR41与GPR43基因的表达，显著提升胰高血糖素样肽-1（GLP-1）和肽YY（PYY）水平，并改善循环中瘦素和脂联素水平，激活了GM-SCFA-GPR代谢调控通路。同时，PG1显著提升了参与次级胆汁酸生成的细菌（如毛螺菌科NK4A136群和真杆菌属）的相对丰度，促进了初级胆汁酸向次级胆汁酸的转化。这一过程降低了肠道法尼醇X受体（FXR）及其下游因子成纤维细胞生长因子15（FGF15）的表达，并减少FGFR4水平，从而上调肝脏胆固醇7α-羟化酶（CYP7A1），加速肝脏胆固醇代谢与新胆汁酸的合成，抑制了GM-BA-FXR-FGF15信号通路。该研究表明，补充PG1可通过同时激活GM-SCFA-GPR通路与抑制GM-BA-FXR-FGF15通路，在多靶点上发挥抗肥胖作用，为开发基于天然多糖的代谢性疾病干预策略提供了新的理论依据。

研究背景

近年来，肥胖已成为全球关注的焦点，被视为可能引发代谢性疾病的威胁。此外，预计到2030年全球将有超过10亿人肥胖，而现有抗肥胖疗法均伴随显著不良反应，部分药物长期使用受限或被禁用。因此，有必要研发新型、安全、实用的肥胖管理药物疗法。

桔梗（Platycodonis Radix，PR）是桔梗科植物桔梗的干燥根，长期以来逐渐成为亚洲饮食和传统医药实践中的常见食材与药材。近期研究凸显了其生物活性，包括降血脂、抗肥胖、抗炎及抗氧化作用。植物化学研究表明，桔梗中含多种生物活性物质，如多糖、三萜皂苷、黄酮类、酚酸类及植物甾醇。其中，多糖被证实是其发挥抗肥胖活性的主要生物活性成分，其他研究也验证了桔梗多糖的抗肥胖作用。尽管取得了这些成果，但针对桔梗多糖抗肥胖作用的生物学机制研究较少，仍需深入探索。

研究内容

本研究对桔梗多糖（PG，即PG1和PG2）进行提取、纯化与表征，在高脂饮食诱导的肥胖C57BL/6小鼠模型中探究并对比其抗肥胖特性。此外，通过研究PG在调节肠道菌群组成、增强短链脂肪酸和胆汁酸代谢、调控相关靶基因及蛋白表达方面的潜在优势，明确其抗肥胖作用机制。这些发现可为肥胖及相关疾病的膳食干预策略提供理论依据。

研究结果

Fig. 1. Characterization of polysaccharides from PR. A: Elution curve of PG by DEAE-52; B: FT-IR spectrum of PG1 and PG2. C: Ultraviolet full wavelength scanning of PG1 and PG2. D: HPLC chromatograms of standard monosaccharides. E and G: Monosaccharide compositions of PG1 and PG2. F and H: HPLC chromatogram of PG1 and PG2 demonstrating its molecular weight distribution.

Fig. 2. A: The animal experiment design. B: Effects of PG1 and PG2 on body weight. C: Effects of PG1 and PG2 on HFD induced obese rats by HE staining of liver. D: Effects of PG1 and PG2 on HFD induced obese rats by HE staining of epididymal adipose tissues.

Fig. 3. Effects of PG1 and PG2 on cecum tissues of HFD induced obese rats. A: HE staining. B: PAS staining. C: Crypt depth. D: Number of goblet cells.

Fig. 4. The effects of PG1 and PG2 on lipid metabolism, liver function, inflammation, and serum hormones in HFD-fed mice. (A) TC; (B) TG; (C) HDL-C; (D) LDL-C; (E) AST; (F) ALT; (G) TNF-α; (H) IL-1β; (I) IL-6; (J) Leptin; (K) Adiponectin; (L) PYY; (M) GLP-1. (N) LPS.

Fig. 5. A: The effects of PG1 and PG2 on concentrations of SCFAs in cecal contents of HFD-fed mice. B: Effects of PG1 and PG2 on gene expressions of GPR41. C: Effects of PG1 and PG2 on gene expressions of GPR43.

Fig. 6. The effects of PG1 and PG2 on concentrations of BAs in cecal contents of HFD-fed mice.

Fig. 7. Effects of PG1 and PG2 on regulating the GM. A: Shannon index. B: Relative abundance of microbial species in phylum. C: The relative abundance of Firmicutes. D: The relative abundance of Bacteroidetes. E: Firmicutes-to-Bacteroidetes ratio. F and G: PCoA analysis.

Fig. 8. Community heatmap analysis on Genus's level.

Fig. 9. Effects of PG1 and PG2 on regulating the relative abundance of specific gut bacteria.

Fig. 10. Spearman correlation analysis between bacterial community and SCFAs metabolism.

Fig. 11. Spearman correlation analysis between bacterial community and BAs metabolism.

Fig. 12. Effects of PG1 and PG2 on intestinal integrity related genes and protein expressions.

Fig. 13. Effects of PG1 and PG2 on regulating the gene expressions involved in BAs metabolism.

Fig. 14. Effects of PG1 and PG2 on regulating the protein expressions involved in BAs metabolism.

Fig. 15. Mechanistic diagram of PG1 intervention in high-fat-diet induced obesity.

研究结论

本研究表明，源自桔梗（PR）的PG1通过膳食干预，可有效抑制饮食诱导肥胖的发生发展，其作用体现在改善脂质代谢、减轻炎症、增强肝功能、防止脂肪堆积及维持肠道完整性等方面。研究发现，PG1的抗肥胖机制与肠道菌群（GM）的调节相关，尤其通过富集产短链脂肪酸（SCFA）菌实现。基于上述发现，PG1可能通过激活“肠道菌群-短链脂肪酸-G蛋白偶联受体（GPR）”通路、抑制“肠道菌群-胆汁酸-法尼醇X受体（FXR）-成纤维细胞生长因子15（FGF15）”通路来缓解肥胖，这一推测具有合理性。因此，PG1有望成为一种有效的益生元制剂，用于治疗肥胖及肠道菌群失调。