英文標題：Extract of the Microalga Nitzschia laevis Prevents High‐Fat‐Diet Induced Obesity in Mice by Modulating the Composition of Gut Microbiota
中文標題：菱形藻（Nitzschia laevis）通過調(diào)節(jié)腸道菌群來緩解高脂膳食引起的肥胖
發(fā)表時間：2018.12
期刊名稱：Molecular nutrition & food research
影響因子：5.15
合作單位：北京大學?食品與生物資源工程研究所
研究背景
隨著人類生活水平的提高，肥胖和超重人口越來越多，而人工合成藥物（如褪黑素）的肥胖治療往往會產(chǎn)生負面效應，因此，從自然界中提取成分“溫和”的生物合成藥物已經(jīng)被人們廣泛關注，近年來，以微藻為代表的海洋生物已成為研究的熱點。研究表明，藻類中提取的輔助色素巖藻黃素能夠通過抑制解偶聯(lián)蛋白1（UCP1）調(diào)節(jié)脂肪組織的脂質(zhì)代謝，巖藻黃素是一種四十二碳葉黃素，目前已被開發(fā)作為有效的減肥藥。菱形藻（Nitzschia laevis）是一種富含巖藻黃素的硅藻，也是多酚和多不飽和脂肪酸（PUFAs）的主要來源，多酚和PUFAs能夠調(diào)節(jié)腸道微生物的菌群結構和活性。研究發(fā)現(xiàn)，肥胖患者和正常人群的腸道微生物存在差異，因此推測，菱形藻中的提取物能夠通過調(diào)節(jié)腸道微生物實現(xiàn)控制和治療肥胖的效果。
材料方法
2. 試驗對象：10周齡C57BL/6J小鼠。
3.?分組方式：①正常膳食組（NCD）、②高脂膳食組（HFD）、③高脂+低藻（10 mg/kg/d）膳食組（HFD-LE）、④高脂+高藻（50 mg/kg/d）膳食組（HFD-HE）。
4. 組織學分析（H&E）：肩胛間的棕色脂肪組織（BAT）、白色脂肪組織（WAT）、附睪脂肪組織（epi-WAT）、腸系膜脂肪、腹溝股脂肪和腹膜后脂肪。
5. 生化分析：提取血清樣本，檢測總膽固醇（CHO）、總三酰甘油（TG）、低密度脂蛋白（LDL）和高密度脂蛋白（HDL）。
6. 蛋白印記分析（WB）:緊密連接蛋白（ZO-1）、閉合蛋白。
7. 實時熒光定量PCR（RT-PCR）：緊密連接蛋白（ZO-1）、閉合蛋白合成相關基因。
8. 腸道微生物多樣性：糞便樣本，16S rDNA V3-V4，Illumina Hiseq 2500，RDP數(shù)據(jù)庫，PICRUST預測功能基因（KEGG、COG）。
重要結果與討論
1. 菱形藻（Nitzschia laevis）對小鼠體重、脂肪厚度和肝脂肪的影響
水溶性化合物、類胡蘿卜素、多酚和脂肪酸的比例分別為13.55%、7.27%、13.83%和7.3%，多不飽和脂肪酸（PUFA）占總脂肪酸的30.32%。NLE對HFD導致的小鼠體重增加的抑制具有劑量依賴性（圖1B），NLE對HFD導致的小鼠體重增加的抑制作用不是通過抑制食物或能量攝入來實現(xiàn)的（圖1C;?1D）。NLE能夠降低HFD導致的脂肪厚度的增加（圖1E-1G）。
圖1. A-D：小鼠的體重相關特征；E-G：NLE對小鼠的白色脂肪組織的影響
2.?菱形藻（Nitzschia laevis）對小鼠肝臟的病理影響
NLE未能顯著降低HFD導致的BAT增長（圖2A），與脂肪代謝有關的UCP1和PGC1基因表達在HFD-LE組中顯著升高（圖2C-2D），HFD-HE顯著降低了肝重（圖2E），NLE對HFD誘導的脂肪增生具有有效的抑制作用（圖2F-2G）。Srebp1c與肝脂肪的變性有關，NLE對HFD導致的Srebp1c基因表達水平降低有恢復作用（圖2H）。
圖2. A-D：NLE對小鼠的棕色脂肪組織的影響；E-H：NLE對小鼠肝臟脂肪變性的影響
3. 菱形藻（Nitzschia laevis）對小鼠血脂、膽固醇、血糖和腸上皮完整性的影響
HFD-LE組、HFD-HE組均未顯著降低HFD導致的小鼠血清CHO、TG、LDL和HDL的升高（圖3A-3D）。緊密連接蛋白（ZO-1）和閉合蛋白是腸道上皮和屏障功能完整的重要生物標志物，其表達的減少顯著細胞外通透性增加。高濃度的NLE（HFD-HE組）顯著恢復了HFD造成的閉合蛋白基因mRNA轉(zhuǎn)錄的降低（圖3H）。NLE對閉合蛋白基因表達影響的劑量依賴性在West Blot試驗中也有體現(xiàn)（圖3I）。
?圖3. A-F：NLE對小鼠血脂、膽固醇、葡萄糖和胰島素耐受性的影響；G-I：NLE對小鼠緊密連接蛋白（ZO-1）和閉合蛋白的影響
4. 菱形藻（Nitzschia laevis）對小鼠腸道微生物的影響
HFD導致小鼠腸道菌群的多樣性降低，然而NLE恢復了菌群多樣性（圖4）。Proteobacteria?、Epsilonproteobacteria、Helicobacteraceae?和Campylobacterales在HFD-HE組顯著富集（圖5H;5I），NCD與HFD-HE組的菌群結構差異較小（圖5J）， NLE提高了HFD-HE和HFD-LE組Campylobacterales的豐度（圖5K）。NLE恢復了部分HFD導致的[K]轉(zhuǎn)錄和[G]碳水化合物代謝與運輸?shù)墓δ茴愋停▓D5L）。
?圖4.?NLE對小鼠腸道微生物α多樣性（A-J）和菌群結構（K-O）的影響
圖5.?NLE對小鼠腸道微生物基因功能的影響
總結
菱形藻（Nitzschia laevis）能夠有效地緩解高脂肪攝食（HFD）導致的肥胖癥狀，能夠有效地恢復小鼠腸道微生物的結構和功能。
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