腸道也被稱為人類的第二大腦，其原因是腸道菌群能夠通過多種方式影響宿主的健康情況。有大量證據表明，食用多糖可以維持健康的腸道微生物種群，降低系統性炎癥，增強腸道屏障功能和預防疾病等。枸杞多糖是枸杞果實中的主要生物活性成分，具有相當的健康促進作用。
2023年3月發表在Food Research International上的題為“Serum metabolomics combined with 16S rRNA sequencing to reveal the effects of Lycium barbarum polysaccharide on host metabolism and gut microbiota”的文章，通過小鼠樣本研究了枸杞多糖對宿主代謝反應和腸道微生物群的影響，提供了枸杞多糖對高脂血癥和非酒精性脂肪肝的潛在預防作用的新證據。
實驗小鼠被隨機分為對照（NC），枸杞多糖（LBP）低劑量（100 mg/kg ，LBP-L）和高劑量（200 mg/kg ，LBP-H）三組。在四周的灌胃中，小鼠體重均有所上升，且組間無差異（圖1A）。隨后的生化分析中顯示，與NC相比，LBP-H中的總膽固醇（TC），甘油三酯（TG）水平顯著下降，低密度脂蛋白膽固醇（LDL-C）也有所下降，但不顯著，三組之間的HDL-C水平沒有差異（圖1B-E）。這些結果表明，LBP能有效地預防高脂血癥和脂肪肝。
圖1 LBP對小鼠體重、血脂及血清細胞因子的影響
肝臟氧化應激不僅是肝臟損傷的病理生理基礎，而且還參與其他疾病的發病機制。為了研究不同劑量LBP對小鼠肝臟抗氧化能力的影響，作者測定了肝臟中總抗氧化能力（T-AOC）、超氧化物歧化酶（SOD）、丙二醛（MDA）、過氧化氫酶（CAT）和谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-PX）的水平。表征肝損傷嚴重程度的丙氨酸氨基轉移酶（ALT）和總膽酸（TBA）在各組間并無顯著差異，證明小鼠的肝臟代謝功能相對良好，屬于健康狀態（圖2A-B）。氧化應激相關結果顯示，高劑量的LBP顯著提升了肝臟的T-AOC和SOD水平，降低了MDA和TG水平，而CAT和GSH-PX并無顯著變化（圖2C-H）。
圖2 LBP對肝臟的影響
隨后，作者通過病理切片確認LBP對肝臟和結腸的影響，如圖3所示，LBP處理對組織微觀結構并無顯著影響。在所有組別中，肝細胞圍繞中心靜脈呈放射狀排列，肝細胞之間的界限明顯。肝細胞的細胞質中沒有脂質滴。結腸染色結果顯示，三組的結腸各層組織結構排列整齊，粘膜上皮完整，無明顯炎癥細胞浸潤。
圖3 LBP對肝臟和結腸組織結構的影響
大量證據表明，腸道微生物對宿主健康有深遠的影響，因此作者檢測了不同分組中的糞便微生物特性。分析結果表明，所有組別的α-多樣性指數并沒有顯著變化，這表明LBP對小鼠腸道微生物群的多樣性和豐富性干擾不大，β-多樣性的結果顯示，LBP引起了小鼠腸道微生物群落結構的變化（圖4A-B）。
圖4 LBP對糞便微生物群落結構和功能的影響
如圖所示，所有分組的主要SCFAs包括乙酸鹽、丙酸鹽和丁酸鹽。糞便中（圖5A-L）LBP-H組的總SCFAs濃度達到52.18 μmol/g，明顯高于NC組（39.69 μmol/g）。盡管NC組和LBP組之間單個SCFAs的差異沒有統計學意義，但在LBP-H組中檢測到較高的乙酸鹽水平，是NC組的1.32倍。結腸內容物中SCFAs的分布與糞便中相似，如圖5G-L所示，與NC組相比，LBP處理組的總SCFAs水平明顯更高。與NC組相比，兩種劑量的LBP都能選擇性地增加結腸內容物中的乙酸鹽濃度。在結腸內容物中，除乙酸鹽外，所有SCFAs在NC組和LBP組之間沒有明顯差異。此外，結腸內容物中的SCFAs總量比糞便中的高約1.42倍。
圖5 LBP對糞便和結腸內容物的短鏈脂肪酸濃度的影響
代謝組正離子模式分析顯示，NC組與LBP-H組在代謝物成份上有顯著區別（圖6A-B），在VIP＞1.0，P < 0.05 和 FC＞2 或FC＜0.5的篩選標準下，有64種代謝物（54種上調，10種下調）在NC組和LBP-H組之間的豐度存在明顯差異，主要分為甘油磷脂、甘油脂、生物堿、酯類和醛類（圖6C-F）。通過KEGG途徑富集分析，作者觀察到脂肪酸降解途徑在LBP-H組中被富集（圖7G）。
圖6 高劑量LBP對血清ESI(+)代謝物的影響
負離子模式下也顯示出了NC組和LBP-H組之間的明顯差異（圖7A-B），在相同的篩選條件下得到了7個差異性的代謝物（3個上調，4個下調），其中，4-氯-2-甲基苯酚、PC（18：1（9Z）/18：1（9Z））和PC（18：0/16：1（9Z））的豐度明顯上調，而三氯乙酸、乙酸、美蘭普林和8-脫氧甘氨酸則表示出下降趨勢（圖7C-F）。多種代謝物與15條代謝途徑密切相關（圖7H），其中丙酮酸代謝、磷酸鹽和磷酸鹽代謝、糖酵解/葡萄糖生成等途徑的豐度系數較高，其次是丙酸鹽代謝。除此之外，盡管差異代謝物在區分NC組和LBP-H組樣品方面表現良好，但只有三氯乙酸和乙酸參與了代謝途徑的富集。
圖7 高劑量LBP對血清ESI(-)代謝物的影響
基于脂肪酸降解途徑在LBP-H組中被富集的結果，作者隨后檢測了肝臟脂質代謝相關基因的表達水平（圖8）。在選定的關鍵基因中，PPARɑ、ACOX1和CPT-1α被LBP處理上調，LBP-L組中涉及脂質分泌/轉運的基因CD36被上調，表明枸杞子對脂質分泌/轉運可能有影響，參與脂肪生成的PPARγ的mRNA水平明顯降低，證明脂質合成可能被影響。
圖8 LBP對脂質代謝相關基因轉錄的影響
為了確認LBP誘導的生化指標的改變是否與腸道菌群相關，作者進行了Spearman相關性分析（圖9）。如圖所示，乳酸菌豐度與SOD正相關，與血清LDL-C水平負相關，LBP-H組中豐度較低的乳球菌屬與血清LDL-C呈正相關，肝臟TG與Allobaculum呈正相關，與AF12呈負相關，這些結果證明了菌群改變能夠影響小鼠的生化及代謝表型。
圖9 腸道菌群與代謝表型之間相關性分析
在這篇研究中，作者通過分析LBP對宿主小鼠的代謝和糞便微生物群的影響，發現了LBP能夠降低血清TC和TG的水平，促進IL-10的分泌，并改善肝臟的氧化應激，增加有益菌的豐度并促進SCFAs的產生，從而對小鼠體內包括脂肪酸降解途徑在內的多種代謝通路產生影響。這些數據表明，LBP能夠通過調節腸道微生物群的方式，預防小鼠非酒精性脂肪肝和相關代謝紊亂。
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