非酒精性脂肪肝病（Non-alcoholic fatty liver disease, NAFLD）是一種與胰島素抵抗和遺傳易感有關(guān)的慢性代謝性肝損傷疾病，其疾病譜主要包括非酒精性單純性脂肪肝（Non-alcoholic simple fatty liver，NAFL）、非酒精性脂肪肝炎（Non-alcoholic steatohepatitis，NASH）及肝硬化和肝癌。在NAFLD治療藥物的開發(fā)中，以往的研究多集中于天然產(chǎn)物提取物的活性成分。近年來，作為新型膳食補(bǔ)充劑與功能食品的多糖，已成為新的研究方向。多糖具有調(diào)節(jié)代謝綜合征和相關(guān)疾病的能力，如減輕肥胖、治療高血脂和高血糖、降低胰島素抵抗和慢性炎癥。葛根(Pueraria lobata)作為一種藥食兩用的傳統(tǒng)藥材，其主要活性成分為異黃酮和多糖：葛根素與淀粉。以往的研究已證明葛根素能夠治療高脂高糖飲食誘導(dǎo)的小鼠NAFLD，這為葛根淀粉(PLS)能否成為治療NAFLD的新功能食品提供了新思路。
2022年6月11日，西南醫(yī)科大學(xué)吳旭團(tuán)隊(duì)在Food Research International（Q1，IF=7.425）雜志上發(fā)表題為“Pueraria lobata starch regulates gut microbiota and alleviates high-fat high-cholesterol diet induced non-alcoholic fatty liver disease in mice”的研究論文。該論文對(duì)葛根淀粉進(jìn)行了結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)表征，并研究了其菌群調(diào)節(jié)及其緩解小鼠非酒精性脂肪肝病的作用。研究結(jié)果表明，葛根淀粉可作為預(yù)防和治療高脂飲食誘導(dǎo)的NAFLD的益生元。我司提供了淀粉全部指標(biāo)檢測(cè)服務(wù)，同時(shí)在數(shù)據(jù)分析方面提供了幫助。
葛根干燥根莖提取的淀粉
PLS由不同粒徑顆粒的混合種群組成，形狀為多面體或不規(guī)則體，部分為球形或橢球體。大部分淀粉顆粒表面光滑，結(jié)構(gòu)相對(duì)松散，部分表面粗糙、凹凸（圖1A-C）。PLS分子量大多數(shù)集中在十萬數(shù)量級(jí)、分子顆?？傮w呈球形（圖1D和E、表1）。PLS平均聚合度為20.74%，具有Cb型晶體結(jié)構(gòu)，相對(duì)結(jié)晶度較高（圖1F和表2）。FTIR分析結(jié)果顯示PLS在1045 cm-1、1022 cm-1和995 cm-1處均具有特征吸收（圖1G），（1022/995) cm-1和(1045/1022) cm-1的IR比值提示PLS晶型結(jié)構(gòu)良好（表3）。由表4可知由于B型淀粉的存在，PLS的峰值粘度不高，糊化后的PLS在冷卻過程中具有較高的熱穩(wěn)定性和較強(qiáng)的再結(jié)晶性。
圖1. 葛根淀粉的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和理化特性
表1. 葛根淀粉的分子量參數(shù)（n=3）
表2.葛根淀粉的脫支鏈淀粉鏈長(zhǎng)分布（n=3）
表3. 葛根淀粉的反卷積FT-IR光譜的吸光度(1022/995) cm-1和(1045/1022) cm-1的IR比值(n = 3)
表4.葛根淀粉的粘度特征（n=3）
PLS體外發(fā)酵結(jié)果顯示葛根淀粉能被腸道菌群酵解，PLS又對(duì)腸道微生物產(chǎn)生積極影響：在菌門水平，改變菌群組成（圖2A和B）；在菌屬水平，提升潛在益生菌屬豐度（圖2C），降低條件致病菌豐度（圖2D-F）；調(diào)節(jié)短鏈脂肪酸含量，增加乙酸、丁酸和戊酸等有益脂肪酸水平（圖2G和H）。
圖2. 葛根淀粉小鼠體外糞菌培養(yǎng)效應(yīng)
從肝臟形態(tài)、體重以及炎癥因子（IL-6、TNF-α）等方面進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，HFD小鼠的肝臟比ND小鼠的肝臟更白，體重更重以及炎癥水平更高，但經(jīng)SIL和PLS治療后，體重以及炎癥水平均有所降低，且PLS的效果更明顯。
圖3. 葛根淀粉減輕HFD誘導(dǎo)的NAFLD的全身炎癥
PLS改善了肝臟異常病理改變，并通過抑制脂質(zhì)脂肪生成、脂肪積累和肝損傷來抑制HFD誘導(dǎo)的NAFLD的發(fā)展，值得注意的是，PLS對(duì)NAFLD的保護(hù)與陽性藥水飛薊素相似。
圖4. 葛根淀粉緩解HFD誘導(dǎo)的NAFLD的肝臟脂肪變性和血脂異常
由于PLS在體外顯示了調(diào)節(jié)腸道菌群的作用，通過檢測(cè)α -多樣性和β -多樣性分析整體微生物結(jié)構(gòu)，進(jìn)一研究了PLS對(duì)腸道菌群的影響。分析顯示，HFD誘導(dǎo)的NAFLD小鼠糞便微生物結(jié)構(gòu)發(fā)生了顯著變化而PLS的處理改變了HFD誘導(dǎo)的微生物變化。結(jié)果表明，PLS能夠在某種程度上逆轉(zhuǎn)高脂高膽固醇飲食導(dǎo)致的腸道微生物多樣性減少與菌群結(jié)構(gòu)改變。
圖5. 葛根淀粉在HFD誘導(dǎo)的NAFLD中調(diào)節(jié)腸道菌群的多樣性與結(jié)構(gòu)
為了進(jìn)一步確定PLS處理后特定微生物在屬水平上的變化，進(jìn)行了LEfSe (LDA評(píng)分> 4)。經(jīng)PLS治療后的NAFLD小鼠的腸道微生物中，乳酸菌、雙歧桿菌等有益菌開始富集而Desulfovibrio等對(duì)腸道炎癥有益的細(xì)菌則會(huì)降低。以上結(jié)論均表明，通過對(duì)PLS干預(yù)后腸道菌群關(guān)鍵菌屬的分析，攝入PLS能夠增加NAFLD小鼠腸道有益菌屬，減少致病菌群。
圖6. 葛根淀粉干預(yù)后關(guān)鍵微生物屬水平的變化分析
PLS逆轉(zhuǎn)了HFD誘導(dǎo)的小鼠體內(nèi)乙酸、丁酸和丙酸含量下降的趨勢(shì)，但乙酸和丙酸含量無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。這一結(jié)果與體外發(fā)酵基本一致。PLS對(duì)NAFLD小鼠的其他SCFAs無顯著影響。然而與HFD組相比，HFD+PLS組總SCFA產(chǎn)量升高，表明PLS能提高NAFLD小鼠總SCFAs含量。
圖7.葛根淀粉治療后NAFLD小鼠結(jié)腸中短鏈脂肪酸含量變化
基于距離的冗余分析(db-RDA)和Pearson相關(guān)分析結(jié)果表明，PLS改善NAFLD小鼠病理異常與其調(diào)節(jié)特定的腸道微生物改變相關(guān)。炎癥水平升高、病理指數(shù)增加以及升高的AST、ALT、TG、TC和 LDL-C水平與條件致病菌屬呈正相關(guān),而與有益菌屬（Lactobacillus等）呈負(fù)相關(guān)。此外，升高的SCFA和HFD-C水平與潛在益生菌屬呈正相關(guān)。
圖8. 基于距離的冗余分析(db-RDA)和Pearson相關(guān)分析對(duì)葛根淀粉治療小鼠NAFLD的關(guān)鍵微生物變化和主要病理異常的相關(guān)性
葛根淀粉能調(diào)節(jié)腸道菌群，對(duì)HFD誘導(dǎo)的NAFLD小鼠有保護(hù)作用。因此，葛根淀粉可能是一種對(duì)抗NAFLD的藥物或功能性食品的潛在候選藥物。
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