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治療藥物的開發中，以往的研究多集中于天然產物提取物的活性成分。近年來，作為新型膳食補充劑與功能食品的多糖，已成為新的研究方向。多糖具有調節代謝綜合征和相關疾病的能力，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，西南醫科大學吳旭團隊在Food Research International（Q1，IF=7.425）雜志上發表題為“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。該論文對葛根淀粉進行了結構和物理化學表征，并研究了其菌群調節及其緩解小鼠非酒精性脂肪肝病的作用。研究結果表明，葛根淀粉可作為預防和治療高脂飲食誘導的NAFLD的益生元。我司提供了淀粉全部指標檢測服務，同時在數據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則體，部分為球形或橢球體。大部分淀粉顆粒表面光滑，結構相對松散，部分表面粗糙、凹凸（圖1A-C）。PLS分子量大多數集中在十萬數量級、分子顆粒總體呈球形（圖1D和E、表1）。PLS平均聚合度為20.74%，具有Cb型晶體結構，相對結晶度較高（圖1F和表2）。FTIR分析結果顯示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晶型結構良好（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定性和較強的再結晶性。
圖1. 葛根淀粉的形態、結構和理化特性
表1. 葛根淀粉的分子量參數（n=3）
表2.葛根淀粉的脫支鏈淀粉鏈長分布（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體外發酵結果顯示葛根淀粉能被腸道菌群酵解，PLS又對腸道微生物產生積極影響：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）；調節短鏈脂肪酸含量，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效應
從肝臟形態、體重以及炎癥因子（IL-6、TNF-α）等方面進行對比發現，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，并通過抑制脂質脂肪生成、脂肪積累和肝損傷來抑制HFD誘導的NAFLD的發展，值得注意的是，PLS對NAFLD的保護與陽性藥水飛薊素相似。
圖4. 葛根淀粉緩解HFD誘導的NAFLD的肝臟脂肪變性和血脂異常
由于PLS在體外顯示了調節腸道菌群的作用，通過檢測α -多樣性和β -多樣性分析整體微生物結構，進一研究了PLS對腸道菌群的影響。分析顯示，HFD誘導的NAFLD小鼠糞便微生物結構發生了顯著變化而PLS的處理改變了HFD誘導的微生物變化。結果表明，PLS能夠在某種程度上逆轉高脂高膽固醇飲食導致的腸道微生物多樣性減少與菌群結構改變。
圖5. 葛根淀粉在HFD誘導的NAFLD中調節腸道菌群的多樣性與結構
為了進一步確定PLS處理后特定微生物在屬水平上的變化，進行了LEfSe (LDA評分> 4)。經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等對腸道炎癥有益的細菌則會降低。以上結論均表明，通過對PLS干預后腸道菌群關鍵菌屬的分析，攝入PLS能夠增加NAFLD小鼠腸道有益菌屬，減少致病菌群。
圖6. 葛根淀粉干預后關鍵微生物屬水平的變化分析
PLS逆轉了HFD誘導的小鼠體內乙酸、丁酸和丙酸含量下降的趨勢，但乙酸和丙酸含量無統計學差異。這一結果與體外發酵基本一致。PLS對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相關分析結果表明，PLS改善NAFLD小鼠病理異常與其調節特定的腸道微生物改變相關。炎癥水平升高、病理指數增加以及升高的AST、ALT、TG、TC和 LDL-C水平與條件致病菌屬呈正相關,而與有益菌屬（Lactobacillus等）呈負相關。此外，升高的SCFA和HFD-C水平與潛在益生菌屬呈正相關。
圖8. 基于距離的冗余分析(db-RDA)和Pearson相關分析對葛根淀粉治療小鼠NAFLD的關鍵微生物變化和主要病理異常的相關性
葛根淀粉能調節腸道菌群，對HFD誘導的NAFLD小鼠有保護作用。因此，葛根淀粉可能是一種對抗NAFLD的藥物或功能性食品的潛在候選藥物。
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