导读
高脂血症是一种常见的代谢紊乱，血液中存在过多的脂肪或脂质，可引起肝损伤、氧化应激和炎症。血脂平胶囊（XZP）是临床上用于降血脂的著名中成药。然而，XZP对高脂血症的调节机制迄今尚未阐明。本研究旨在通过非靶向代谢组学和16S rRNA测序相结合的方法探讨XZP对降血脂、抗氧化和抗炎作用的影响，以及潜在的机制。结果表明，XZP降低了总胆固醇(TC)、甘油三酯 (TG)、低密度脂蛋白胆固醇 (LDL-C) 的水平，增加了高密度脂蛋白胆固醇 (HDL-C) 的水平，减轻肝脏中脂滴的过度积累。肝脏γ谷氨酰转移酶（GGT）、谷草酰乙酸转氨酶（GOT）等肝功能生化指标显着降低。同时，XZP提高了超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱甘肽（GSH）等氧化应激生化指标的水平。此外，XZP增加了肝脏中过氧化物酶体增殖物激活受体α（PPARα）、乙酰辅酶A羧化酶1（ACOX1）和胆固醇7-α羟化酶（CYP7A1）的水平，改善了血清、肝脏和粪便脂质代谢中的脂质代谢。 XZP 增加了多样性指数和厚壁菌门和拟杆菌门的比例，调节了17个属，并说明与肝脏脂质代谢和表型指标有很强的相关性。这些研究结果表明，XZP通过调节α-亚麻酸和亚油酸代谢、胆汁酸代谢、花生四烯酸代谢和调节肠道菌群组成，降低血脂和肝脂，保护肝功能，抗炎和抗氧化，改善脂质代谢紊乱，调节高脂肪饮食 (HFD) 仓鼠的肠道微生物群组成。
论文ID
原名：Metabolome combined with gut microbiome revealed the lipid-lowering mechanism of Xuezhiping capsule on hyperlipidemic hamster induced by high fat diet
译名：代谢组学结合肠道微生物组揭示血脂平胶囊对高脂饮食诱导的高脂血症仓鼠的降脂机制
期刊：Frontiers in Molecular Biosciences
IF：6.113
发表时间：2023.02
通讯作者：高晓燕
通讯作者单位：北京中医药大学
期刊简介
实验结果
1. XZP降低高脂血症仓鼠肝脏和血清中的脂质水平
为确定高脂饮食3周诱导的仓鼠是否为高脂血症模型，我们在诱导结束时检测了仓鼠尾尖血清的TC和TG。高脂肪饮食诱导的TC显着高于标准饮食，高脂肪饮食诱导的TC值较低的仓鼠被排除在外（补充图 S2）。XZP和ATVTT干预4周后，检测生化指标和肝组织病理学。我们使用油红O的组织化学检查表明XZP和ATVTT可以减轻肝脏中的脂质积累（图 1A）。我们在高脂肪饮食喂养的仓鼠的肝组织中没有检测到明显的病理损伤（补充图S3）。XZP和ATVTT处理均降低了高脂饮食诱导的仓鼠血清和肝脏中的TC、TG 和LDL-C。此外，XZP和ATVTT处理可以增加高脂肪饮食诱导的仓鼠肝脏中的 HDL-C，而在血清中未发现（图 1B；补充表 S1）。 Acox1催化了过氧化物酶体ß-氧化的第一步，并在肝脏中富集；CYP7A1催化胆固醇羟基化为 7α羟基胆固醇；PPARα靶基因参与具有高氧化率组织（如心脏和肝脏）中的脂肪酸代谢。XZP增加了高脂肪饮食诱导的仓鼠肝脏中的ACOX1、CYP7A1和PPARα（图 1C-E）。
图1 (A) 肝脏的油红O染色（比例尺 = 100 μm）。（B）脂质指数包括血清和肝脏中的TC、TG、HDL-C和LDL-C水平。（C）通过WB测定肝脏中ACOX1的表达。(D) CYP7A1的表达由WB在肝脏中测定。(E)通过WB测定肝脏中 PPARα 的表达。*p < 0.05，**p <0.01 通过 HFD 组；#p < 0.05，##p < 0.01 通过 NC 组。
总的来说，我们发现XZP降低了血液和肝脏的脂质水平，包括TC、TG、LDL-C，并增加了HFD仓鼠肝脏中HDL-C的表达。XZP和ATVTT干预大大缓解了高脂饮食引起的肝脏脂滴过度积累。此外，XZP通过增加高脂饮食诱导的仓鼠肝脏中PPARα、ACOX1和CYP7A1的表达，促进脂肪的分解和氧化。
2. XZP减轻高脂血症仓鼠的轻度肝损伤、氧化应激和炎症
为了评估XZP和ATVTT是否可以防止高脂肪饮食引起的肝损伤，我们用 HE 染色检查了肝脏病理变化和肝功能，包括肝脏和血清中的GOT、GPT、ALP和 GGT（补充表 S1）。H&E染色结果显示，无论是高脂饮食还是药物治疗均未对肝组织造成病理损伤。然而，结果显示XZP和ATVTT降低了肝脏和血清中的 GGT。此外，XZP显着降低了肝脏中的GOT（图 2A）。为了评估XZP和ATVTT是否可以抵抗氧化应激，我们测试了肝脏和血清中的SOD、MDA 和 GSH。结果表明，XZP显着增加了肝脏和血清中的SOD，以及肝脏中的GSH（图 2B）。ATVTT的抗氧化应激没有显着差异（图 2B）。为了评估XZP和ATVTT是否可以抵抗高脂肪饮食引起的仓鼠炎症，我们测试了IL-6和CRP（补充表 S1）。结果表明，XZP和ATVTT显着降低了血清中的CRP水平（图 2C）。
图2 (A)肝功能（包括GOT和GGT）。(B)抗氧化应激指数（包括SOD和GSH）。(C)炎症指数CRP。*p < 0.01，*p < 0.05，**p < 0.01 通过 HFD 组；#p < 0.05，##p < 0.01 通过 NC 组。
本实验结果表明，肝功能指标（GGT和GOT）的XZP和ATVTT较HFD明显降低，表明其对肝功能有保护作用。同时，XZP通过增加高脂仓鼠的SOD和MDA来表达抗氧化应激。
3. XZP调节肝脏、血清和粪便中的脂质代谢
为了更好地了解XZP调节高脂血症仓鼠的脂质代谢，我们测量了三种样本类型的代谢物概况，包括血清、肝脏和粪便。脂质的种类主要包括溶血磷脂酰胆碱(LysoPC)、溶血磷脂酰丝氨酸(LPS)、磷脂酰胆碱(PC)、磷脂酰乙醇胺(PE)、鞘磷脂(SM)和神经酰胺(Cer)。我们通过分析血清、肝脏和粪便的脂质代谢来评估 XZP 的降脂机制。
3.1 XZP调节高脂血症仓鼠血脂代谢
OPLS-DA 显示，与NC组相比，我们在HFD组中观察到血清代谢组学特征有明显变化，表明高脂肪饮食改变了仓鼠的血清代谢。此外，与HFD组相比，干预后XZP-H、XZP-M和XZP-L组的代谢组学特征发生了明显变化（图 3A、B）。
图3 (A)通过UPLC-MS/MS[ESI+]获得的基于分子特征的血清代谢谱OPLS-DA评分图。(B)通过UPLC-MS/MS [ESI-]获得的血清代谢谱OPLS-DA评分图。得分图中的每个点代表一个独立样本。(C)血清代谢途径由MetaboAnalyst富集。富集比由命中/预期计算，其中命中=观察到的命中；预期 =预期命中。(D) MetaboAnalyst富集了血清生物标志物的相互作用。
我们通过Progenesis QI标准化处理得到了血清代谢物的含量信息表和鉴定信息表。然后，我们选择碎片分数高于50且VIP > 1的离子作为具有碎片信息的化合物的识别标准（补充表 S2）。与NC组相比，模型组有34个生物标志物受到高脂饮食的显着影响，包括9个PC、4个SM、2个PE、4个Cer和7个LysoPC。值得注意的是，XZP-H、XZP-M和XZP-L分别显着调节了来自HFD仓鼠的18、30 和33种生物标志物（补充表 S3）。因此，XZP-L比其他给药组能更好地调节了高脂饮食诱导的仓鼠血脂代谢。在此基础上，我们通过MetaboAnalyst的富集分析和网络分析来富集血清代谢通路和生物标志物。我们选择影响值高于0.05的路径进行说明。亚油酸和α-亚麻酸参与α-亚麻酸和亚油酸代谢，p = 0.0225；胆酸参与胆汁酸生物合成，p = 0.0442；前列腺素E2和5、6-DHET、20-羟基二十碳四烯酸参与花生四烯酸代谢，p = 0.0414；四氢皮质醇和11b-羟孕酮参与类固醇生成，p = 0.01（图 3C）。
代谢物-代谢物相互作用网络有助于突出大量注释代谢物之间的潜在功能关系。我们通过MetaboAnalyst的网络分析发现5,6-DHET、20-羟基二十碳四烯酸、四氢皮质醇、亚油酸、前列腺素E2、LysoPC(18:1(9Z))、PC(18:1(9Z)/18:1) 9Z))、PE(18:0/20:1(11Z))、SM(d18:0/22:1(13Z))、葡萄糖神经酰胺 (d18:1/20:0)和半乳糖二糖基神经酰胺 (d18:1/ 16:0)之间存在很强的相关性。此外，我们发现XZP-H、XZP-M和XZP-L分别显着调节来自HFD仓鼠的9、9和10种生物标志物（表 1）。
表1 富集血清生物标志物强度的组间比较趋势信息
3.2 XZP调节高脂血症仓鼠肝脏脂质代谢
OPLS-DA显示，与NC组相比，HFD组的肝脏代谢组学特征发生了明显变化，表明高脂肪饮食改变了仓鼠的肝脏代谢。此外，与HFD组相比，干预后 XZP-H、XZP-M和XZP-L组的代谢组学特征发生了明显变化（图 3A、B）。
我们通过Progenesis QI的标准化处理得到肝脏代谢物的含量信息表和鉴定信息表。然后，我们选择碎片分数高于50且VIP > 1的离子作为具有碎片信息的化合物的识别标准（补充表 S4）。与NC组相比，HFD组有52个生物标志物受高脂饮食显着影响，包括7个PC、15个PE、1个Cer、12个LysoPC和2个PI。值得注意的是，XZP-H、XZP-M和XZP-L分别显着调节了来自HFD仓鼠的46、47和48种生物标志物（补充表 S5）。因此，XZP-L比其他给药组更好地调节高脂饮食诱导的仓鼠肝脏脂质代谢。在此基础上，我们通过MetaboAnalyst的富集分析和网络分析来富集血清代谢通路和生物标志物。我们选择影响值高于0.05的路径进行说明。牛磺胆酸、甘胆酸、脱氧胆酸、石胆酸甘氨酸结合物和 5-羟基胆固醇参与胆汁酸生物合成，p = 0.000528；α-亚麻酸、8,11,14-二十碳三烯酸参与α-亚麻酸和亚油酸代谢，p = 0.0418；其他肝脏代谢途径包括磷脂生物合成、鞘脂代谢、类固醇生成、雌酮代谢、短链饱和脂肪酸的线粒体β-氧化、脂肪酸代谢和类固醇生物合成（图 4C）。
图4 (A)通过UPLC-MS/MS [ESI+]获得的基于分子特征的肝脏代谢谱OPLS-DA 评分图。(B)通过UPLC-MS/MS [ESI-]获得的肝脏代谢谱OPLS-DA评分图。得分图中的每个点代表一个独立样本。(C)血清代谢途径由MetaboAnalyst富集。富集比由命中/预期计算，其中命中=观察到的命中；预期=预期命中。(D) MetaboAnalyst富集了肝脏生物标志物的相互作用。
我们通过MetaboAnalyst的网络分析发现8,11,14-二十碳三烯酸、脱氧胆酸、LysoPC(20:4(8Z,11Z,14Z, 17Z))、PI(18:0/18:2(9Z, 12Z)), 5b-cyprinol sulfate、甘氨胆酸、PS(18:0/18:1(9Z))、胆红素葡糖苷酸、牛磺胆酸、α-亚麻酸、石胆酸甘氨酸偶联物、24-亚甲基胆固醇、PC(16:0) /22:5(7Z,10Z,13Z,16Z, 19Z))、25-羟基胆固醇、PE(16:0/22:6(4Z,7Z,10Z,13Z,16Z, 19Z))、LysoPC(22:5 (4Z,7Z,10Z,13Z, 16Z))、LysoPC(20:4(5Z,8Z,11Z, 14Z)) 之间存在很强的相关性。此外，我们发现XZP-H、XZP-M和XZP-L分别显着调节来自HFD仓鼠的15、15和17种生物标志物（表 2）。
表2 富集肝脏生物标志物相对丰度的组间比较趋势信息
3.3 XZP调节高脂血症仓鼠粪便脂质代谢
OPLS-DA显示，与NC组相比，HFD组的粪便代谢组学特征发生明显变化，表明高脂肪饮食改变了仓鼠的粪便代谢。此外，与HFD组相比，干预后XZP-H、XZP-M和XZP-L组的代谢组学特征发生了明显变化（图 5A、B）。XZP 调节HFD仓鼠的粪便代谢，但它不能相对于NC聚类。
图5 (A)通过UPLC-MS/MS [ESI+]获得的基于分子特征的粪便代谢谱OPLS-DA评分图。(B)通过UPLC-MS/MS [ESI-]获得的粪便代谢谱OPLS-DA评分图。得分图中的每个点代表一个独立样本。(C)血清代谢途径由metaboanalyst富集。富集比由命中/预期计算，其中命中=观察到的命中；预期=预期命中。(D) MetaboAnalyst富集了粪便生物标志物的相互作用。
我们通过Progenesis QI的标准化处理得到肝脏代谢物的含量信息表和鉴定信息表。然后，我们选择碎片分数高于50且VIP > 1的离子作为具有碎片信息的化合物的识别标准（补充表 S6）。与NC组相比，模型组有37个生物标志物受HFD显着影响，包括7个PC、3个PE、4个Cer、2个SM和4个LysoPC。值得注意的是，XZP-H、XZP-M和XZP-L分别显着调节了来自HFD仓鼠的 24、31和34种生物标志物（补充表 S7）。因此，XZP-L比其他给药组更好地调节高脂饮食诱导的仓鼠肝脏脂质代谢。在此基础上，我们通过MetaboAnalyst的富集分析和网络分析，丰富了粪便代谢途径和生物标志物。我们选择影响值高于0.05的路径进行说明。胆固醇、24-羟基胆固醇、3a,7a,12a-三羟基-5b-胆甾烷-26-aL、3 beta-羟基-5-胆甾烯酸、7alpha-羟基-3-氧代-4-胆甾烯酸参与胆汁酸生物合成，p < 0.0001；α-亚麻酸和二十二碳六烯酸参与类固醇生成 (p < 0.0001) 和α-亚麻酸和亚油酸代谢 (p < 0.0001)；11,12-DiHETrE参与花生四烯酸代谢，p = 0.002；脱氢表雄酮参与雄激素和雌激素代谢，p = 0.007；鞘氨醇和神经酰胺 (d18:1/18:0) 参与鞘脂代谢，p = 0.012（图 5C）。
我们通过MetaboAnalyst的网络分析发现胆固醇、3a,7a,12a-三羟基-5b-胆甾烷-26-aL、17alpha,20alpha-羟基孕甾-4-en-3-酮、7-脱氢链甾醇、4,4-二甲基-5a-胆甾-8,24-二烯-3-b-ol、22b-羟基胆固醇、二十二碳六烯酸、24R,25-二羟基维生素 D3、24-羟基胆固醇、11,12-DiHETrE、7alpha-羟基-3-氧代-4 -胆烯酸、SM(d18:1/20:0)、PE(14:1(9Z)/16:1(9Z))、神经酰胺 (d18:1/12:0)、LysoPC(18:1(9Z) )、二氢鞘氨醇、脱氢表雄酮、α-亚麻酸、3-β-羟基-5-胆甾烯酸酯、PC(14:0/22:2(13Z, 16Z))、中胆色烷和胆红素之间有很强的相关性。此外，我们发现XZP-H、XZP-M和XZP-L分别显着调节来自HFD仓鼠的17、19和 20种生物标志物（表 3）。
表3 富集粪便生物标志物相对丰度的组间比较趋势信息
在本研究中，血清、肝脏和粪便代谢共有四种途径，包括α亚油酸和亚油酸代谢、胆汁酸生物合成、类固醇生成和类固醇生物合成（图6A）。对血清、肝脏和粪便中所有生物标志物的MetPA分析表明，具有显着性的5条代谢途径从高到低依次为初级胆汁酸生物合成、鞘脂代谢、花生四烯酸代谢、类固醇生物合成和亚油酸代谢（图 6B；补充表 S8）。生物标志物之间的相关性表明，胆固醇是初级胆汁酸生物合成和类固醇生物合成之间的关键标志物，血清、肝脏和粪便中鉴定的磷脂酰胆碱是花生四烯酸代谢和亚油酸代谢之间的关键标志物。此外，在肝脏和粪便中发现的神经酰胺是鞘脂代谢的关键标志物（图 6C）。
4.XZP调节高脂血症仓鼠肠道菌群组成
我们通过分析从所有组别粪便中分离的微生物样本的16S rRNA 基因序列，确定了肠道微生物群响应XZP的整体结构变化。OPLS-DA揭示了每个实验组的肠道微生物属的不同聚类。XZP-L、XZP-M和XZP-H中的微生物明显远离HFD组，这表明XZP调节了高脂肪饮食诱导的仓鼠肠道微生物群（图 7A）。肠道微生物群的α多样性是根据观察到的物种计算的，我们发现高脂肪饮食显着降低了仓鼠肠道微生物群的α-多样性。XZP显着增加了高脂肪饮食诱导的肠道微生物群的α多样性（图 7B）。厚壁菌门和拟杆菌门是仓鼠的主要组成。结果表明，高脂饮食显着增加了厚壁菌门的相对丰度，降低了拟杆菌的相对丰度。每组XZP显着降低了高脂饮食诱导的仓鼠体内厚壁菌门的相对丰度。然而，XZP-M和XZP-L显着增加了高脂肪饮食诱导的仓鼠拟杆菌的相对丰度（图 7C）。高脂肪饮食显着增加了仓鼠的厚壁菌门和拟杆菌门 (F/B) 的比例，而每组XZP都显着降低了这一比例（图 7D）。厚壁菌门中瘤胃球菌科和毛螺菌科基因的相对丰度在HFD方面均显着增加。XZP-M、XZP-L显着降低了毛螺菌科的相对丰度（图 7E）。拟杆菌门中拟杆菌科的相对丰度显着下降，而普雷沃氏菌科在HFD中显着增加，每组XZP显着调节拟杆菌科和普雷沃氏菌科（图 7F）。
图7 (A)基于通过16S rRNA测序获得的属概况的OPLS-DA得分图。(B)由观察到的物种计算的肠道微生物群的α-多样性。(C)厚壁菌门和拟杆菌门的相对丰度。(D)厚壁菌门和拟杆菌门的相对丰度比。(E)厚壁菌门中瘤胃球菌科和毛螺菌科基因的相对丰度。(F)拟杆菌门中拟杆菌科和普雷沃氏菌科的相对丰度。*p < 0.05，**p < 0.01 通过 HFD 组；#p < 0.05，##p < 0.01 通过 NC 组。
结果表明，厚壁菌门和拟杆菌门是各组的主要组成。厚壁菌门和拟杆菌门的比例与高脂血症密切相关。因此，我们重点分析了厚壁菌门和拟杆菌门的属。我们发现瘤胃球菌科UCG-014、瘤胃梭菌9和厚壁菌门乳杆菌属在HFD中显着低于NC，而瘤胃球菌科UCG-010、瘤胃梭菌5、UBA 1819、Harryflintia、毛螺菌科 NK4A136 组、罗斯氏菌属、GCA-900066575 [真杆菌属] , 毛螺菌科UCG-006 和厚壁菌门的Tyzzerella属在HFD中比NC更多。拟杆菌属和普雷沃氏菌科 UCG-001 属在HFD中比NC少，而Alloprevotella属在HFD中比NC显着增加。越来越多的证据表明嗜黏蛋白阿克曼菌是预防或治疗肥胖相关代谢紊乱的新候选者。我们观察到高脂饮食显着降低了阿克曼氏菌，口服后可以缓解。最后，我们发现XZP-H、XZP-M和XZP-L分别显着调节12、15和17个高脂肪饮食诱导的仓鼠肠道菌群属（图 8）。
图8 通过16s rRNA测序确定肠道微生物群。粪便微生物群属组成的条形图。 *p < 0.05，**p < 0.01 通过 HFD 组；#p < 0.05，##p < 0.01 通过 NC 组。
我们使用PICRUSt软件，通过比较16S测序数据获得的物种组成信息，推断样本的功能基因组成，从而分析不同群体之间的功能差异。XZP-L比XZP-H和XZP-M更能区分HFD，因此，我们以XZP-L为例来富集肠道菌群信号通路。 KEGG功能预测表明，高脂饮食显着增加了肠道细菌参与的脂质代谢相关通路，比如甘油磷脂代谢、脂肪酸生物合成、不饱和脂肪酸生物合成、鞘脂代谢、类固醇激素生物合成和甘油脂代谢，以及包括氧化磷酸化在内的碳水化合物代谢、戊糖和葡糖醛酸相互转化和磷酸戊糖途径（图 9）。脂质代谢和碳水化合物代谢均参与仓鼠的能量代谢，表明XZP通过调节高脂饮食诱导的仓鼠微生物群来增加能量消耗。XZP调节肠道菌群参与过氧化物酶体、PPAR信号通路以及泛酸和辅酶A的生物合成，这些都与脂肪酸的合成和降解有关。此外，我们发现XZP调节肠道菌群参与短链脂肪酸代谢，比如丁酸代谢和丙酸代谢。短链脂肪酸代谢对维持大肠的正常功能和结肠上皮细胞的形态和功能具有重要作用。值得注意的是，XZP调节肠道微生物群参与谷胱甘肽代谢，这表明XZP通过调节肠道菌群来增强高脂肪饮食仓鼠的抗氧化应激（图 10）。总之，肠道微生物群分析表明，XZP增加了高脂肪饮食仓鼠的多样性指数和厚壁菌门和拟杆菌门的比例，从而促进脂肪酸的分解和氧化，减少脂质的积累。
图9 NC、HFD和XZP-L组粪便微生物群的生物信息学途径分析。**p < 0.01 通过 HFD 组；#p < 0.05，##p < 0.01 通过 NC 组。
图10 (A)热图描绘了微生物群属与肝脏富集代谢物之间的关系。(B)热图描绘了微生物群属与肝脏表型之间的关系，包括肝脂质、肝功能、抗氧化应激和抗氧化炎症指标。相关性由Spearman相关性测试对象确定。图例显示相关系数的值，红色代表正相关，蓝色代表负相关。**p < 0.01，*p < 0.05。(C)显示脂质和肠道微生物群之间共享或独特脂质信号通路的维恩图。
5. XZP调节高脂血症仓鼠肠肝轴
为了证实粪便微生物和粪便代谢物之间的密切联系，我们进行了相关性分析以检查差异丰富的属和代谢物之间的关联。我们观察到毛螺菌科 NK4A136 组、瘤胃梭菌9、GCA-900066575、Alloprevotella、毛螺菌科 UCG-006、Tyzzerella和牛磺胆酸、5b-cyprinol sulfate、石胆酸甘氨酸结合物、PC(16:0/22: 5(7Z,10Z,13Z,16Z,19Z)), PE(16:0/22:6(4Z,7Z,10Z,13Z,16Z,19Z))之间存在强负相关；而上述菌群与LysoPC(22:5(4Z,7Z,10Z,13Z, 16Z))、25-羟基胆固醇、脱氧胆酸、LysoPC(20:4(5Z,8Z,11Z, 14Z)) 之间存在强正相关。此外，我们观察到乳杆菌、瘤胃球菌科 UCG-014 与25-羟基胆固醇、脱氧胆酸、LysoPC(20:4(5Z,8Z,11Z, 14Z)) 呈强负相关，而上述菌群与牛磺胆酸, 5b-cyprinol sulfate, 甘氨石胆酸, PC(16:0/22:5(7Z,10Z,13Z,16Z, 19Z)), PE(16:0/22:6(4Z,7Z,10Z,13Z) ,16Z, 19Z)) 呈强正相关 (图 10A)。
然后我们测试了微生物群属与肝脏表型指标之间的关系。总的来说，我们观察到拟杆菌属、毛螺菌科 NK4A136 组、瘤胃梭菌9、GCA-900066575、普氏菌科 UCG-001、Roseburia [真杆菌属] ruminantium组、毛螺菌科 UCG-006、UBA 1819、Tyzzerella、Harryflintia和肝脏表型（包括肝脏TC、TG、GOT、GGT、ALP、MDA和GSH）之间的强正相关（图 10B）。
在本研究中，脂质代谢和肠道微生物群共享五个信号通路，包括鞘脂代谢、不饱和脂肪酸的生物合成、甘油磷脂代谢、类固醇激素生物合成、戊糖和葡萄糖醛酸相互转化（图 10C）。肠道菌群参与氧化磷酸化、谷胱甘肽代谢、泛酸和CoA生物合成、PPAR信号通路和过氧化物酶体，与脂质代谢高度相关。相关分析结果表明，XZP通过影响肠道微生物群来调节肝脏中脂质和抗氧化应激物质的表达，尽管它们之间的关系很难解释。
讨论
在本研究中，我们通过高脂饮食喂养3周建立了高脂血症模型。结果表明，XZP处理可以降低血清和肝脏中的TC、TG和LDL-C，同时增加仓鼠肝脏中的 HDL-C。XZP减轻了肝脏中的脂质积累。虽然我们发现XZP降低了血清和肝脏中的GGT和GOT，但在高脂饮食喂养的仓鼠的肝组织中未检测到明显的病理损伤，这一结果可能是由于高脂饮食7周的诱导时间较短，仅是肝脏中脂肪的积累而没有肝细胞损伤。XZP增加血清和肝脏中的SOD，以及高脂肪饮食诱导的仓鼠血清中的GSH。XZP增加肝脏中CYP7A1的表达，从而促进胆汁酸生物合成的速率，因此，我们推测XZP的降脂作用可能与其抗氧化应激密切相关，并试图从脂质代谢和肠道微生物群中寻找其关系。
我们发现XZP调节血清、肝脏和粪便中的 α-亚麻酸和亚油酸代谢。血清中的α-亚麻酸和亚油酸，肝脏中的α-亚麻酸和8,11,14-二十碳三烯酸，粪便中的α-亚麻酸和二十二碳六烯酸都参与α-亚麻酸和亚油酸的代谢，因此，我们发现α-亚麻酸是α-亚麻酸和亚油酸代谢的重点。我们的实验结果表明，XZP-L显着提高了高脂肪饮食仓鼠血清、肝脏和粪便中α-亚麻酸的水平。研究人员系统地研究了α-亚麻酸对HFD动物的身体成分、肝脏重量、葡萄糖稳态、肝脏胆固醇水平、代谢性内毒素血症和全身炎症、白色脂肪组织稳态、肝脏稳态、肠道稳态和肠道微生物群的影响, 并发现给予α-亚麻酸可显着改善喂食高脂肪饮食的小鼠的宿主代谢表型和肠道微生物群，并且改善的肠道微生物群与代谢表型之间存在相关性。α-亚麻酸显着促进线粒体生物合成，增强线粒体脂肪酸氧化能力，改善线粒体动力学，恢复线粒体膜电位，减少 HFD 小鼠肝组织中 ROS 的产生。相对于HFD，α-亚麻酸进一步增加ACOX1相关蛋白的表达并抑制PPARα诱导的蛋白。
胆汁酸代谢是一种脂质代谢途径，富含肝脏、血清和粪便代谢。高脂肪饮食导致高脂血症，从而加剧胆汁酸代谢和肠道微生物群的紊乱。在血清代谢中，胆酸参与调节胆汁酸代谢。在肝脏代谢中，六种生物标志物牛磺胆酸、甘胆酸、脱氧胆酸、石胆酸甘氨酸结合物、3a, 7a-二羟基-5b-胆甾烷-26-aL和 7 alpha, 24-二羟基-4-胆甾烷-3-酮在调节胆汁酸代谢。在粪便代谢中，包括胆固醇、24-羟基胆固醇、3a,7a,12a-三羟基-5b-胆甾烷-26-aL、3beta-羟基-5-胆甾烯酸酯和7alpha-羟基-3-氧代-4-胆甾烯酸酯在内的五种生物标志物参与调节胆汁酸代谢。因此，我们发现XZP调节高脂饮食仓鼠的粪便和肝脏胆汁酸代谢，而这在血清中并不明显。高脂肪饮食对包括Parabacteroides、拟杆菌属和黄杆菌属在内的肠道微生物群组成、肠道通透性增加和胆汁酸稳态破坏具有更大的影响。
花生四烯酸代谢在血清和粪便代谢中富集，而在肝脏代谢中没有发现。粪便中的11,12-DiHETrE、血清中的前列腺素E2、5,6-DHET和20-羟基二十碳四烯酸参与调节花生四烯酸代谢。因此，我们发现花生四烯酸代谢途径在粪便代谢中最为重要。花生四烯酸是一种脂肪酸，属于与多余脂肪沉积相关的炎症生物标志物。研究表明，HFD增加了炎症酶的表达，增加了脂质过氧化产物的含量和氧化系统损伤。研究发现，腹腔注射葡萄糖会引起下丘脑分布和磷脂数量的变化，尤其是含花生四烯酸的磷脂，然后代谢产生前列腺素，而在 HFD 期间持续激活同一途径产生前列腺素会负面影响葡萄糖代谢。花生四烯酸通过 TLR4-NF-κB 通路加剧NAFLD并加剧炎症，同时通过拯救抗炎和产生丁酸盐的微生物群、上调GPR41和GPR109A以及控制女性下丘脑炎症来减轻肥胖相关疾病。法尼醇X受体 (FXR) 激活了由高脂肪饮食和NF-kB信号诱导的小鼠肝脏中的花生四烯酸代谢。
研究表明，长期摄入高脂肪饮食可能会改变肠道微生物群，诱发肠屏障功能障碍，从而促进慢性炎症，从而破坏血糖稳态。绞股蓝（GP）作为XZP的组成药物之一，在肠道中降低了厚壁菌门/拟杆菌门的比例，增加了乳球菌属的丰度，并抑制瘤胃球菌属的丰度。我们的研究表明，XZP-L有效地调节了高脂肪饮食诱导的肠道微生物群，并区别于HFD组。嗜黏蛋白阿克曼菌减少非酯化脂肪酸和能量代谢，改善葡萄糖稳态，在HFD诱导的动物中降低血清TG并维持肠道稳态。此外，嗜黏蛋白阿克曼菌及其衍生物在HFD/CCL4诱导的小鼠模型肝损伤中具有抗炎特性。我们的研究表明，XZP-L增加了高脂肪饮食诱导的仓鼠粪便中阿克曼氏菌的相对丰度。普雷沃氏菌在炎症指数高的受试者中更为丰富。普雷沃氏菌 UCG-004 增加了丁酸的产量，显着上调了抗坏血酸和醛糖酸的代谢，从而提高了湖羊的抗氧化特性。在我们的研究中，XZP增加了高脂肪饮食诱导的仓鼠粪便中普雷沃菌科 UCG-001 属的相对丰度。
临床研究表明，瘤胃球菌科的相对丰度和多样化丰富度与TC和TG高度相关。我们发现有8个属与肝脏脂质代谢有很强的相关性。大多数炎症性肠病患者体内的瘤胃球菌科是丰富的。在本研究中，瘤胃梭菌5、瘤胃梭菌9和瘤胃球菌科 UCG-010 在HFD中显着高于NC，而瘤胃球菌科 UCG-014 显着降低，XZP调节瘤胃球菌科肠道菌群组成。我们发现了14个属，说明它们与肝脏中的表型指标有很强的相关性。肠道微生物群通过代谢膳食多不饱和脂肪酸来赋予宿主对肥胖的抵抗力。然而，我们无法确定细菌菌群与脂质代谢之间的因果关系。
总之，我们的研究证实，XZP可以降低高脂饮食仓鼠的血脂和肝脂，保护肝功能，抗炎和抗氧化。XZP显着调节HFD仓鼠血清和肝脏中的脂质代谢，包括α亚麻酸和亚油酸代谢、胆汁酸生物合成和花生四烯酸代谢。XZP降低了高脂肪诱导仓鼠厚壁菌门与拟杆菌门的比例，并重建了肠道微生物群。有8个属与肝脏脂质代谢密切相关，14个属与肝脏表型指标密切相关。XZP调控的肠道菌群参与脂质代谢和氧化应激信号通路，包括谷氨酸代谢、过氧化物酶体PPAR信号通路以及泛酸和CoA生物合成（图 11）。
图11 该研究的亮点以图形摘要的形式进行说明
XZP 降低了高脂血症仓鼠肝脏和血清中的脂质水平；XZP减轻高脂血症仓鼠的轻度肝损伤、氧化应激和炎症；XZP调节肝脏、血清和粪便的脂质代谢可能与肠道菌群有关。
原文链接：
https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmolb.2023.1147910/full
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