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Introduction
肥胖和代谢性疾病是当前全球性健康问题，而高脂肪饮食（HFD）是其中主要的促发因素之一。肠道微生物群在维持肠道健康和代谢稳态中扮演着关键角色。研究表明，高脂饮食可以对肠道菌群产生负面影响，使有益菌的数量减少，而致病菌的数量增加，导致肠道菌群的紊乱，破坏了肠道微生态平衡。石榴汁（PJ）和菊粉（Inu）作为膳食多酚和膳食纤维，已被证实对饮食诱导的肠道微生物群失调和代谢紊乱具有改善作用。然而，菊粉作为一种典型的，在食品中广泛应用的可溶性膳食纤维，与典型的富含膳食多酚的石榴汁联合，对HFD引起代谢紊乱的改善作用是否有协同增强效果尚未完全阐明。本论文研究分析了石榴汁和菊粉组合改善饮食诱导的代谢紊乱的潜力和机制，为开发富含纤维的膳食石榴汁产品提供了基础。
Results and discussion
石榴汁联合菊粉干预高脂饮食所致大鼠代谢综合征
如表1所示，通过比较对照组和HFD组的大鼠，作者观察到HFD组大鼠的体重显著增加，并且血脂参数（TC、TG和LDL-C）显著升高，这表明HFD饮食引起了代谢紊乱。而通过补充PJ和Inu可以降低体重和血脂参数，且PJ和Inu的联合干预效果更显著。
石榴汁联合菊粉对高脂饮食大鼠结肠炎症因子的影响
通过H&E染色分析结肠组织学形态学发现，对照组大鼠结肠组织结构正常，无明显损伤，HFD组大鼠结肠黏膜中有明显的淋巴细胞浸润，表明HFD饮食引起了结肠炎症反应，而PJ、Inu和PJ+Inu的干预缓解了这种浸润。这些结果表明PJ和Inu的联合或单独干预可减少HFD诱导的结肠炎症反应。其次，相比于对照组，HFD组大鼠的结肠中IL-1β和IL-6水平显著升高，而补充PJ、Inu和PJ+Inu可以降低IL-6的水平，且PJ+Inu联合干预效果更为明显；与对照组相比，HFD组大鼠的血清IL-1β水平显著升高，而PJ和PJ+Inu组的IL-1β水平与HFD组相比显著降低；此外，PJ联合菊粉的补充还可以降低血清中IL-6水平。上述结果表明石榴汁、菊粉和石榴汁+菊粉均能缓解高脂饮食喂养大鼠结肠炎症反应，且PJ+菊粉联合干预效果更明显。
石榴汁联合菊粉对高脂饮食大鼠肠道菌群组成的影响
为了分析PJ和菊粉对肠道微生物群组成的影响，作者对25 个样本（每组5 例）粪便细菌16S rDNA（V3–V4 DNA区域）进行了测序，探究了石榴汁、菊粉以及二者联合干预对大鼠肠道微生物群的生物多样性、门/属水平相对丰度与组成结构的影响。结果显示，石榴汁和菊粉联合使用对微生物多样性产生了显著影响，三种干预方式均能显著改善高脂饮食大鼠肠道菌群结构，提高有益的微生物群的丰度，石榴汁和菊粉联合应用效果最为明显。在门水平上的分析结果发现，石榴汁和菊粉联合使用恢复了受高脂饮食引起的厚壁菌门和拟杆菌门的比例。PJ、Inu和PJ+Inu处理能够逆转这一现象，调整HFD饮食引起的肠道菌群代谢紊乱，对微生物群落改善有着积极的影响。在属水平上结果分析表明，HFD饮食改变了肠道17 个属，与HFD组相比，Inu、PJ和PJ+Inu组处理分别改变了8、14和16 个属的丰度。且PJ与菊粉联合使用能够协同提高了丹毒梭菌的丰度，表明PJ和Inu联合使用可以更好地调节高脂饮食引起的肠道菌群组成紊乱。总的来说，石榴汁和菊粉的联合使用通过对肠道微生物群组成的调节以及对丰度水平的影响，展现出了明显的促进肠道健康的作用。
石榴汁联合菊粉对肠道菌群相关代谢物水平的影响
石榴汁和菊粉联合使用显著提高了肠道短链脂肪酸的水平，联合使用不仅显著提高了乙酸、丙酸、异丁酸、丁酸等多种SCFAs的水平，而且这种联合使用相较于单独使用更有效地恢复了高脂饮食导致的SCFAs水平降低。其次，石榴汁中添加菊粉提高了肠道菌群对石榴多酚代谢转化。通过测量粪便中鞣花酸、尿石素A和尿石素B的含量，联合使用显著提高了这些代谢产物的水平，表明菊粉促进了肠道微生物群对PJ的石榴多酚代谢转化过程。粪便代谢组学分析表明，补充菊粉使石榴汁的代谢谱与对照组明显分离，揭示了PJ与菊粉联合使用在代谢层面上的积极作用。对PJ组和PJ+Inu组的不同代谢物进行比较，PJ+Inu组改变了21 种差异代谢物。此外，对差异代谢物KEGG通路分析进一步表明PJ+菊粉联合干预对HFD喂养后的机体代谢途径影响更大，且对HFD诱导的代谢紊乱产生积极的影响。相关性分析显示，丙酸与梭菌属呈负相关，多酚代谢产物（EA、UA和UB）与Blautia、UA和UB与Ruminococcus_gnavous_group、UB与丹毒都呈正相关。这分析些结果表明着PJ和菊粉联合干预可以抑制梭菌属的生长，促进Blautia和Ruminococcus_gnavous_group的生长，从而促进石榴多酚的代谢转化。此外，SCFAs与IL-1β和最终体重呈显著负相关，这意味着PJ和菊粉联合干预可以提高SCFAs水平，从而减少IL-1β的水平，并降低最终体重。这些结果提示PJ和菊粉联合干预可能通过调节肠道微生物群的组成和功能，从而影响SCFAs水平和石榴多酚代谢产物，改善HFD诱导的代谢紊乱。这些结果表明，石榴汁和菊粉的联合使用通过肠道微生物群促进多酚和膳食纤维相互代谢转化并调节代谢产物水平，展现出了明显的相互促进作用。
石榴汁联合菊粉对石榴多酚代谢动力学特征的影响
为了阐明菊粉对PJ石榴多酚吸收和代谢的影响，作者分析了EA、UA和UB的代谢动力学特征。研究结果显示，在服用PJ或PJ+Inu后，石榴多酚的代谢产物EA、UA和UB在大鼠体内迅速增多，并在15 h内清除。与单独服用PJ相比，PJ+Inu组合显著提高了UA的Cmax、Ka和AUC水平；UB的Ka，说明了菊粉对石榴多酚的特定代谢产物的吸收有促进作用。其次，比较各组大鼠血清中鞣花酸、尿石素A和尿石素B的水平。结果显示，与对照组、HFD组和菊粉组相比，经过石榴汁和石榴汁+菊粉干预的大鼠血清中EA、UA和UB的浓度显著增加。此外，与PJ干预的组相比，补充了PJ + Inu的大鼠EA和UA的水平显著提高了。这些结果表明，菊粉有助于增加高脂饮食大鼠对石榴多酚代谢产物的吸收，并促进了这些代谢产物在血清中的积累。总体来说，研究明确了菊粉在石榴多酚的吸收和代谢上的积极作用。菊粉不仅提高了石榴多酚代谢产物的吸收，并且可能通过改变代谢产物来缓解高脂饮食诱导的代谢紊乱。
Conclusion
结果表明，石榴汁和菊粉联合使用能够缓解高脂饮食导致的体重增加、血脂异常和结肠炎症反应，且联合干预效果优于单独使用。此外，联合干预还能够显著改善肠道菌群结构和丰度，提高有益微生物群的丰度，从而调整肠道菌群代谢紊乱，促进肠道健康。更重要的是，石榴汁和菊粉联合使用促进了石榴多酚和膳食纤维的相互代谢转化，增加了肠道短链脂肪酸的水平和多酚代谢物（EA、UA和UB）水平，从而对代谢紊乱产生积极影响。本研究揭示了石榴汁和菊粉具有协同作用，对未来开发功能性食品和营养治疗策略具有重要意义，为肠道健康和代谢紊乱相关疾病的防治提供了新的理论和实践依据。
第一作者简介
宋晓宇，男，硕士，于2024年获陕西师范大学生物与医药专业工学硕士学位。主要从事食品化学与营养学相关研究。
通信作者简介
候晨，女，博士，副教授。目前主要承担本科生专业必修课《食品毒理学》、专业选修课《特殊膳食食品与健康》的教学工作。研究方向主要为食品分子营养学研究。近年在《Molecular Nutrition & Food Research》、《Food Function》、《Biochemical Pharmacology》等期刊发表论文30余篇。主持国家自然科学基金项目、陕西省科技计划重点项目、中国博士后基金项目、陕西省博士后基金项目、校企合作项目、中央高校基金项目等8 项。
李建科，男，二级教授，工学博士，博士生导师，1992年获得享受国务院政府特殊津贴，陕西师范大学食品工程与营养科学学院原院长，食品营养与安全创新团队学科带头人，陕西师范大学食品加工副产物深度开发与高值化利用重点实验室主任，西北濒危药材资源开发国家工程实验室学术骨干，陕西省食品科学技术学会理事长，陕西省毒理学会副理事长，中国农业工程学会农产品加工与贮藏工程分会常务理事等。主要研究方向为：食品化学与营养学、食品毒理学、细胞分子营养学、食品加工副产物深度开发与高值化利用、膳食因素对肠道菌群及健康影响、天然产物功能成分的提取分离及生物活性等。先后主持国家自然科学基金项目2 项、国家民委重点科研项目1 项、陕西省科技创新工程重大科技专项1 项、省级科技攻关项目6 项、国家质检总局行业公益性科研项目1 项、国家外国专家局高校特色项目1 项、深圳市科技创新项目1 项、企业横向合作项目10余项；承担国家“863”项目子课题1项， 科技部“十五”食品安全重大专项子课题1 项，参加国家科技部项目2 项，国家“星火计划”课题1 项。先后有5 项科技成果通过省级鉴定，其中1项达国际领先水平，3 项为国际先进水平，1 项为国内领先水平。获陕西省科学技术二等奖2 项、三等奖1 项，甘肃省科技进步三等奖1 项，厅级重大科技成果二等奖2 项，陕西高等学校科学技术一等奖2 项，省中青年优秀科研成果奖1 项，陕西省自然科学优秀学术论文三等奖1项。获得国家授权发明专利11 项，转让3 项。先后在国内外核心学术期刊发表论文170余篇，其中SCI论文20余篇，12 篇论文进入ESI高被引全球排名前1%，1 篇论文被美国“BioMedLib”评为该研究领域Top20之首，1 篇论文被评为中国精品期刊顶尖学术论文领跑者5000（F5000）。出版教材专著7部，其中，主编的《食品毒理学》为食品科学与工程类专业全国高校统编教材，在全国50多所高校广泛使用。
Pomegranate juice combined with inulin promote their mutual metabolic transformation by gut microbiota and prevent HFD-induced metabolic disorder in rats
Xiaoyu Songa,b, Zhuoting Luoa,b, Mengting Lia,b, Jianke Lia,b,*, Chen Houa,b,*
a College of Food Engineering and Nutritional Science, Shaanxi Normal University, Xi’an 710119, China
b University Key Laboratory of Food Processing Byproducts for Advanced Development and High Value Utilization, Shaanxi Normal University, Xi’an 710119, China
*Corresponding authors.
Abstract
High-fat diet (HFD) promotes the imbalance of gut microbiota, contributing to the development of metabolic disorders. Pomegranate juice (PJ) and inulin, as dietary polyphenol and dietary fiber respectively, have been reported to ameliorate diet-induced gut microbiota dysbiosis and metabolic disorders. However, the combined effect of PJ and inulin on HFD-induced metabolic disorders has not been elucidated. In current study, we found that the combination of PJ and inulin prevent HFD-induced obesity, dyslipidemia, and gut microbiota dysbiosis. Moreover, the fecal levels of short-chain fatty acids (SCFAs) produced by inulin were increased after inulin combined with PJ. The levels of pomegranate polyphenol metabolites produced by PJ were also increased after PJ combined with inulin, especially pharmacokinetic analysis showed that the presence of inulin enhance the absorption level of urolithin A. Fecal metabolomic analysis found that PJ combined with inulin alter the metabolic status compared with PJ. It was also showed that the levels of SCFAs and pomegranate polyphenol metabolites among groups were correlated with gut microbiota and metabolic disorders indicators. Our results suggested that PJ combined with inulin prevent HFD-induced metabolic disorders, which may be attributed to the promotion of mutual metabolic transformation and absorption of PJ and inulin by gut microbiota.
Reference:
SONG X Y, LUO Z T, LI M T, et al. Pomegranate juice combined with inulin promote their mutual metabolic transformation by gut microbiota and prevent HFD-induced metabolic disorder in rats[J]. Food Science and Human Wellness, 2025, 14(6): 9250138. DOI:10.26599/FSHW.2024.9250138.
文章编译由作者提供
编辑：王佳红；责任编辑：孙勇
封面图片：图虫创意
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