Phytomedicine | 安徽中醫藥大學：桔梗多糖通過調節腸道菌群和代謝物抑制高脂誘導肥胖進展

近日發表于《Phytomedicine》的研究，系統揭示了傳統中藥桔梗來源的多糖組分（PG1與PG2）通過重塑腸道微生態及相關代謝通路，對抗高脂飲食誘導肥胖的分子機制。研究發現，PG1在改善肥胖及相關代謝紊亂方面顯著優于PG2，其作用主要通過協同調控“腸道菌群-短鏈脂肪酸”與“腸道菌群-膽汁酸”兩條關鍵信號軸實現。在高脂飲食喂養90天的C57BL/6小鼠模型中，高劑量PG1干預能有效抑制體重增長、改善血脂異常、減輕炎癥與肝臟損傷、減少脂肪沉積。通過宏基因組學分析發現，PG1主要促進了產短鏈脂肪酸細菌的豐度，進而增強腸道GPR41與GPR43基因的表達，顯著提升胰高血糖素樣肽-1（GLP-1）和肽YY（PYY）水平，并改善循環中瘦素和脂聯素水平，激活了GM-SCFA-GPR代謝調控通路。同時，PG1顯著提升了參與次級膽汁酸生成的細菌（如毛螺菌科NK4A136群和真桿菌屬）的相對豐度，促進了初級膽汁酸向次級膽汁酸的轉化。這一過程降低了腸道法尼醇X受體（FXR）及其下游因子成纖維細胞生長因子15（FGF15）的表達，并減少FGFR4水平，從而上調肝臟膽固醇7α-羥化酶（CYP7A1），加速肝臟膽固醇代謝與新膽汁酸的合成，抑制了GM-BA-FXR-FGF15信號通路。該研究表明，補充PG1可通過同時激活GM-SCFA-GPR通路與抑制GM-BA-FXR-FGF15通路，在多靶點上發揮抗肥胖作用，為開發基于天然多糖的代謝性疾病干預策略提供了新的理論依據。

研究背景

近年來，肥胖已成為全球關注的焦點，被視為可能引發代謝性疾病的威脅。此外，預計到2030年全球將有超過10億人肥胖，而現有抗肥胖療法均伴隨顯著不良反應，部分藥物長期使用受限或被禁用。因此，有必要研發新型、安全、實用的肥胖管理藥物療法。

桔梗（Platycodonis Radix，PR）是桔梗科植物桔梗的干燥根，長期以來逐漸成為亞洲飲食和傳統醫藥實踐中的常見食材與藥材。近期研究凸顯了其生物活性，包括降血脂、抗肥胖、抗炎及抗氧化作用。植物化學研究表明，桔梗中含多種生物活性物質，如多糖、三萜皂苷、黃酮類、酚酸類及植物甾醇。其中，多糖被證實是其發揮抗肥胖活性的主要生物活性成分，其他研究也驗證了桔梗多糖的抗肥胖作用。盡管取得了這些成果，但針對桔梗多糖抗肥胖作用的生物學機制研究較少，仍需深入探索。

研究內容

本研究對桔梗多糖（PG，即PG1和PG2）進行提取、純化與表征，在高脂飲食誘導的肥胖C57BL/6小鼠模型中探究并對比其抗肥胖特性。此外，通過研究PG在調節腸道菌群組成、增強短鏈脂肪酸和膽汁酸代謝、調控相關靶基因及蛋白表達方面的潛在優勢，明確其抗肥胖作用機制。這些發現可為肥胖及相關疾病的膳食干預策略提供理論依據。

研究結果

Fig. 1. Characterization of polysaccharides from PR. A: Elution curve of PG by DEAE-52; B: FT-IR spectrum of PG1 and PG2. C: Ultraviolet full wavelength scanning of PG1 and PG2. D: HPLC chromatograms of standard monosaccharides. E and G: Monosaccharide compositions of PG1 and PG2. F and H: HPLC chromatogram of PG1 and PG2 demonstrating its molecular weight distribution.

Fig. 2. A: The animal experiment design. B: Effects of PG1 and PG2 on body weight. C: Effects of PG1 and PG2 on HFD induced obese rats by HE staining of liver. D: Effects of PG1 and PG2 on HFD induced obese rats by HE staining of epididymal adipose tissues.

Fig. 3. Effects of PG1 and PG2 on cecum tissues of HFD induced obese rats. A: HE staining. B: PAS staining. C: Crypt depth. D: Number of goblet cells.

Fig. 4. The effects of PG1 and PG2 on lipid metabolism, liver function, inflammation, and serum hormones in HFD-fed mice. (A) TC; (B) TG; (C) HDL-C; (D) LDL-C; (E) AST; (F) ALT; (G) TNF-α; (H) IL-1β; (I) IL-6; (J) Leptin; (K) Adiponectin; (L) PYY; (M) GLP-1. (N) LPS.

Fig. 5. A: The effects of PG1 and PG2 on concentrations of SCFAs in cecal contents of HFD-fed mice. B: Effects of PG1 and PG2 on gene expressions of GPR41. C: Effects of PG1 and PG2 on gene expressions of GPR43.

Fig. 6. The effects of PG1 and PG2 on concentrations of BAs in cecal contents of HFD-fed mice.

Fig. 7. Effects of PG1 and PG2 on regulating the GM. A: Shannon index. B: Relative abundance of microbial species in phylum. C: The relative abundance of Firmicutes. D: The relative abundance of Bacteroidetes. E: Firmicutes-to-Bacteroidetes ratio. F and G: PCoA analysis.

Fig. 8. Community heatmap analysis on Genus's level.

Fig. 9. Effects of PG1 and PG2 on regulating the relative abundance of specific gut bacteria.

Fig. 10. Spearman correlation analysis between bacterial community and SCFAs metabolism.

Fig. 11. Spearman correlation analysis between bacterial community and BAs metabolism.

Fig. 12. Effects of PG1 and PG2 on intestinal integrity related genes and protein expressions.

Fig. 13. Effects of PG1 and PG2 on regulating the gene expressions involved in BAs metabolism.

Fig. 14. Effects of PG1 and PG2 on regulating the protein expressions involved in BAs metabolism.

Fig. 15. Mechanistic diagram of PG1 intervention in high-fat-diet induced obesity.

研究結論

本研究表明，源自桔梗（PR）的PG1通過膳食干預，可有效抑制飲食誘導肥胖的發生發展，其作用體現在改善脂質代謝、減輕炎癥、增強肝功能、防止脂肪堆積及維持腸道完整性等方面。研究發現，PG1的抗肥胖機制與腸道菌群（GM）的調節相關，尤其通過富集產短鏈脂肪酸（SCFA）菌實現。基于上述發現，PG1可能通過激活“腸道菌群-短鏈脂肪酸-G蛋白偶聯受體（GPR）”通路、抑制“腸道菌群-膽汁酸-法尼醇X受體（FXR）-成纖維細胞生長因子15（FGF15）”通路來緩解肥胖，這一推測具有合理性。因此，PG1有望成為一種有效的益生元制劑，用于治療肥胖及腸道菌群失調。

https://doi.org/10.1016/j.phymed.2025.156653

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