【南昌大学食品营养与健康创新团队】草本-乳制品代餐(HD-MR)改善非酒精性脂肪肝病,可能通过肠道微生物群-短链脂肪酸轴实现

草本-乳制品代餐（HD-MR）改善非酒精性脂肪肝病，可能通过肠道微生物群-短链脂肪酸轴实现

近日，南昌大学食品营养与健康创新团队的硕士研究生谢雨晴、陈芳副教授、邓泽元教授等人在国际期刊Food Bioscience（Q1，中科院新锐分区1区，IF=5.9）在线发表了题为“Amelioration of NAFLD by herbal-dairy meal replacement (HD-MR) potentially via the gut microbiota–short-chain fatty acid axis”的研究论文。研究基于药食同源理论，开发了一种草本-乳制品代餐产品（HD-MR），用于非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）的饮食干预。通过优化酶解工艺提取生物活性成分，并利用动物实验评估了HD-MR对NAFLD小鼠模型的改善效果，揭示了其潜在作用机制可能与调节肠道菌群-短链脂肪酸（SCFA）轴有关。研究表明，HD-MR作为一种营养干预策略，具有良好的应用前景，为NAFLD患者提供了一种新的非药物管理方法。该产品由南昌大学食品营养与健康创新团队与江西人之初营养科技股份有限公司共同研发。

（原文链接）https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2212429226007984

1.为非酒精性脂肪肝患者开发了一种草本-乳制品代餐产品（HD-MR）。

2.HD-MR 缓解了小鼠的肝脂肪变性、血脂异常和胰岛素抵抗。

3.HD-MR调节肠道微生物群（例如阿克曼氏菌）并增加短链脂肪酸的生成。

非酒精性脂肪肝（NAFLD）是一种代谢性疾病，特征为超过5%的肝细胞中脂质滴堆积，且无过量饮酒或其他慢性肝病。其日益增长的患病率显著促进了终末期肝病和肝细胞癌的发生，造成了相当大的医疗和经济负担。NAFLD的发病机制最有效的解释是"多重打击"理论，该理论将疾病进展归因于多种因素的协同相互作用，包括肝脏甘油三酯堆积、炎症细胞因子、线粒体功能障碍和广泛的代谢紊乱。鉴于NAFLD的复杂性，仅有一种药物治疗获得FDA批准，凸显了迫切需要新型、具有成本效益的NAFLD管理策略。

NAFLD主要由慢性营养过剩驱动，促进脂肪组织扩张和异位脂质堆积。临床和流行病学研究表明，具有过高热量密度、高果糖含糖量和高低饱和脂肪摄入的饮食特征与NAFLD的发病机制密切相关。多不饱和脂肪酸、膳食纤维和必需微量营养素摄入不足显著促进疾病进展。低热量、低脂饮食已被证明能有效减少受影响个体的肝脂肪变性。Kargulewicz等建议将每日热量限制在1200-1500千卡作为NAFLD患者的关键预防策略。低脂饮食通常将脂肪限制在每日总能量摄入的≤30%，已显示出对减肥和改善NAFLD的显著益处。证据还表明，减少碳水化合物摄入（至每日能量的≤40%）可能有利于NAFLD的管理。此外，高膳食纤维和蛋白质摄入与较低水平的肝脂肪变性和炎症纤维化呈负相关。

鉴于NAFLD患者的饮食和代谢特征，代谢干预被认为是一种关键的管理策略。中医药和药食同源物质兼具营养和药用特性，可通过多种机制调节代谢。这些物质被广泛认可为NAFLD的补充和替代治疗。源自药食同源物质的提取物被视为有前景的NAFLD多靶点治疗候选物。它们通过调节多种途径发挥预防和治疗作用，包括炎症、胰岛素敏感性、脂质代谢、线粒体功能障碍、肠道菌群和自噬。主要生物活性成分包括黄酮类（如山奈酚、柚皮素、槲皮素、木犀草素）、异黄酮类（如葛根素）、人参皂苷（如人参皂苷Re）、生物碱、甾醇和多酚。葛根素是从葛根中分离出的活性成分，属于黄酮类化合物。它有效降低NAFLD大鼠肝脏组织中的TG、TC、ALT、AST和炎症因子水平，同时恢复肠道菌群组成。源自药食同源物质的生物活性成分通过多靶点调节代谢途径发挥多效性作用，有效纠正糖脂代谢紊乱并恢复代谢稳态。参苓白术散是一种由茯苓、人参和其他草药组成的传统中药方剂，已被证明能显著降低血清ALT、AST、TC和TG水平，同时减少高脂饮食喂养大鼠肝脏中的TC和TG堆积。此外，它显著改变肠道菌群组成，富集多种产SCFA细菌，从而改善NAFLD大鼠的症状。Qiu等报道了一种名为荷丹三七调脂汤的复方制剂，包括大枣、荷叶、三七和丹参，显著改善大鼠的脂质代谢。与模型组相比，治疗组的TC、TG和低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）水平显著降低，而高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）水平显著升高。药食同源物质的组合经常表现出协同效应，比单一物质更有效地增强脂质代谢调节。目前，尚无明确通过多靶点和多途径对NAFLD产生协同作用的多种药食同源物质组合产品。

在本研究中，开发了一种草本-乳制品代餐（HD-MR），以满足NAFLD患者的营养需求。值得注意的是，加入了多种药食同源物质以提供对NAFLD有益的生物活性成分。这些生物活性成分主要定位于细胞质中，并通过氢键或疏水相互作用与细胞壁的多糖-木质素网络结合，使得使用传统方法难以有效提取。酶处理通过水解植物细胞壁多糖，增强细胞内化合物的提取效率和产率。因此，本研究中的药食同源物质经过混合酶解处理，以促进这些生物活性成分的溶解和释放。在高脂饮食（HFD）诱导的NAFLD小鼠模型中进行了干预研究。HD-MR对NAFLD的有益作用可能通过调节肠道菌群和SCFAs介导。这种创新产品可能为管理NAFLD提供一种有前景的饮食策略。

1. 药食同源物质酶解工艺优化

HD-MR由脱脂牛奶、酪蛋白、玉米寡肽等蛋白质来源，高脂脱乳清乳清、鱼油和亚麻籽油等脂肪来源，以及麦芽糖和膳食纤维等碳水化合物来源组成。加入了葛根、茯苓、芦根、人参、蒲公英、枳椇子和虫草花等七种药食同源物质，并通过优化的酶解工艺提取生物活性成分。为了更好的释放药食同源物质中的生物活性成分，采用酶处理通过单酶筛选确定淀粉酶、纤维素酶效果最佳，两者复合效果与三酶组合相当。经单因素和Box-Behnken响应面优化，确定最佳酶解条件：温度55°C、pH 6.1、时间2.5 h，淀粉酶0.4%+纤维素酶0.2%，SSC达45.30%。

2. 酶解产物成分鉴定

对酶解后的上清液进行分析，鉴定生物活性成分。UPLC-QTOF-MS/MS共鉴定出101种生物活性成分，主要包括：黄酮类34种、有机酸17种、萜类12种、皂苷8种、氨基酸11种、核苷5种等。

3. HD-MR改善NAFLD表型与脂质代谢

为了进一步研究HD-MR对NAFLD小鼠肝脏的影响，建立了HFD诱导的NAFLD模型。然后给小鼠喂食含有不同剂量HD-MR的定制饲料。包括对照组：CON；非酒精性脂肪肝模型组：HFD；阳性对照组：POS；低剂量代餐组：DL；中剂量代餐组：DM；高剂量代餐组：DH。体重与脏器指数：HD-MR干预6周后，DH组体重接近正常水平；肝脏、脾脏、附睾脂肪指数显著降低（P<0.05）。胰岛素敏感性：IPITT显示DM、DH组AUC显著降低（P<0.001），胰岛素抵抗明显改善。

肝脏病理：H&E和油红O染色显示HD-MR剂量依赖性减轻肝细胞脂肪变性、气球样变和炎症；NAS评分从HFD组6.83降至DH组1.45（P<0.01）。血脂与肝功能指标变化：血清ALT（丙氨酸氨基转移酶）水平在干预后最高降低81.3%，其中DM组效果最为显著（P<0.001）；血清AST（天冬氨酸氨基转移酶）水平在各干预组均出现显著降低。在血脂指标方面，血清总胆固醇（TC）在DH组降低幅度最大，达50.4%（P<0.001）；血清甘油三酯（TG）在各干预组均有所降低。血脂调节方面，高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）水平显著升高，而低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）水平显著降低。此外，肝脏组织中的甘油三酯和总胆固醇含量也显著下降。

4. HD-MR调节肠道菌群-SCFA轴

进行16S rRNA测序，分析肠道菌群的组成和多样性。菌群多样性：HD-MR显著提高Chao1、Shannon、Simpson指数（P<0.05），菌群结构向正常组靠拢。菌群组成：显著增加疣微菌门（Verrucomicrobia）丰度，降低厚壁菌门/拟杆菌门（F/B）比值；富集Akkermansia muciniphila等有益菌。功能预测：PICRUSt2显示HFD组碳水化合物代谢和脂质代谢通路显著下调，HD-MR干预后恢复。

使用气相色谱-质谱联用技术（GC-MS）定量分析小鼠粪便中的短链脂肪酸（SCFA）水平。短链脂肪酸：HD-MR显著升高粪便中乙酸、丙酸、异丁酸、丁酸、异戊酸水平（DH组最显著，P<0.001），提示菌群代谢功能改善。

HD-MR基于中医药配伍原则，整合葛根、茯苓、芦根、人参、蒲公英、枳椇子和虫草花等7种药食同源物质。这些成分富含黄酮类、皂苷等活性物质，其中葛根素、人参皂苷Re等已被证实可通过PI3K/Akt、FXR/TGR5等信号通路改善NAFLD的脂质代谢和炎症反应。UPLC-QTOF-MS/MS鉴定出101种成分，为HD-MR的多靶点作用提供了物质基础。HD-MR作为高脂饮食的完整替代（而非单纯减糖减脂），通过比例替代（1/3、2/3或100%）同步降低宏量营养素摄入并提供生物活性成分，更贴近实际代餐应用场景。HD-MR显著降低肝脏和血清TG、TC水平，改善HDL-C/LDL-C比值，并减轻肝细胞脂肪变性和气球样变。这得益于活性成分对脂质合成与分解的多途径调控——如葛根黄酮降低细胞内脂质堆积，人参皂苷Re通过PI3K/Akt和TLR4/NF-κB通路缓解脂质代谢紊乱和炎症。HD-MR显著富集Akkermansia muciniphila和疣微菌门，降低F/B比值，恢复菌群多样性。A. muciniphila作为关键有益菌，可增强肠道屏障、调节代谢物（如α-酮异己酸），并通过PI3K/Akt-AMPK信号轴改善肝脏脂质代谢。同时，乙酸、丙酸、丁酸等SCFA水平显著升高，这些代谢物不仅为结肠细胞供能，还通过刺激PYY分泌调控食欲和胰岛素分泌，抑制肝脏脂质堆积。PICRUSt2功能预测也证实HD-MR恢复了菌群在碳水化合物和脂质代谢通路中的功能活性。配方中添加的嗜热链球菌、长双歧杆菌、保加利亚乳杆菌和鼠李糖乳杆菌可直接参与菌群重塑，其中乳杆菌属可产生乙酸等SCFA，经门静脉循环直接调控肝脏代谢。

本研究局限性包括：（1）16S rRNA仅揭示菌群组成关联，未建立因果关系，未来需结合宏基因组和代谢组学验证；（2）多组分体系未对关键活性成分进行定量追踪，后续将采用HPLC-MS靶向分析；（3）酶解优化以SSC为唯一指标，未直接关联生物活性，未来应整合体外生物测定实现功能导向筛选。

总之，我们开发了一种创新的草本-乳制品代餐HD-MR，其营养均衡的配方将多种药食同源物质整合到乳制品基质中。这种整合既提供了全面营养，又提供了丰富的生物活性成分。此外，采用优化的酶解工艺以增强可溶性生物活性成分的释放。HD-MR在缓解小鼠NAFLD方面显示出疗效，可能通过调节肠道菌群-SCFA轴实现。总体而言，HD-MD代表了一种有前景的NAFLD患者非药物饮食方法，解决了为NAFLD设计的循证功能性食品的重要空白。

谢雨晴 硕士

谢雨晴，2024级营养与食品卫生学硕士研究生。主要研究方向为天然产物。

陈芳，博士，副教授，硕士研究生导师，江西省主要学科学术和技术带头人，江西省优博，赣江青年学者，南昌大学青年岗位能手，中国营养学会营养转化医学分会委员，中国营养学会营养与组学技术分会委员，江西省营养学会常务理事，南昌市营养学会副会长，第一届《食品研究与开发》青年委员。主要研究方向：膳食因素与健康的关系及作用机制研究，健康食品开发与研究。近年来主持国家自然科学基金2项，江西省自然科学基金3项，南昌大学医学部青年教师培育项目1项，企业横向课题2项，参与完成国家、省部级项目6项，在Food Hydrocolloids，Phytomedicine，J. Agric. Food Chem.等期刊上发表论文40余篇，申请/授权专利4项。获评江西省创新争先团队（骨干成员）。主、参编教材/专著6部。获得南昌大学本科生优秀班级导师，南昌大学青年教师授课比赛三等奖，校级教学成果奖二等奖，指导本科生参加“正大杯第十四届全国大学生市场调查与分析大赛总决赛”获得全国一等奖。

邓泽元 教授

邓泽元，二级教授，博士生导师。南昌大学食品科学与资源挖掘全国重点实验室固定研究人员。享受国务院特殊津贴，赣鄱英才555工程人才、江西省新世纪百千万人才工程人选，江西省高校中青年学科带头人，首届江西省优秀硕士指导教师，江西省高等学校教学名师，获得教育部优秀中青年教师（支助），江西省主要学科学术与技术带头人，“食品科学”与“营养与食品卫生学”重点学科带头人。现任中国农学会微量元素与食物链分会副理事长，中国粮油学会营养分会副会长，中国营养学会营养转化医学分会副主任委员，江西省微量元素与健康研究会名誉理事长，江西省营养学会理事长；美国化学学会（ACS）会员、国际食品学会（IFT）会员，《食品科学》、《农产品加工学刊》、《食品安全质量检测学报》、《乳业科学与技术》、《南昌大学学报》（理科版）、J of Agri. Food Chem.和J of Food Biochem.编委，中国保健食品评审专家。