南昌大学聂少平教授团队:罗望子种子来源木葡聚糖通过肠道菌群改善小鼠胰岛素抵抗
生物活性多糖家族又添新成员？南昌大学聂少平教授团队在国际期刊Journal of Agricultural and Food Chemistry发表了题为《Tamarind Seed-Derived Xyloglucan Attenuates Insulin Resistance in Mice through Gut Microbiota》的研究论文。该研究首次揭示了罗望子种子来源的木葡聚糖（XG）通过选择性富集肠道中的双歧杆菌（Bifidobacterium），从而显著改善高脂饮食诱导的小鼠胰岛素抵抗及相关代谢紊乱。通过抗生素清除菌群和粪菌移植实验，进一步证实了其疾病改善作用依赖于肠道菌群。
胰岛素抵抗（IR）是代谢综合征和2型糖尿病（T2DM）的病理生理基础。全球T2DM患病率预计到2030年将接近6亿。长期高脂饮食（HFD）会导致肠道菌群失衡，改变短链脂肪酸、三甲胺氧化物、色氨酸代谢物等小分子代谢物水平，进而加剧胰岛素抵抗。肠道菌群作为宿主代谢的重要调节枢纽，与IR的发生发展密切相关。
膳食纤维和天然多糖因其能被肠道微生物发酵利用而备受关注。罗望子种子来源的木葡聚糖（XG）是一种中性多糖，主要由葡萄糖、半乳糖和木糖组成，已被FDA批准为食品添加剂，在日本作为果胶替代品用于食品加工。然而，XG对宿主肠道菌群及代谢健康的影响尚不清楚。研究旨在探讨XG是否通过调节肠道菌群来改善HFD诱导的IR。
XG干预显著降低了HFD小鼠的体重、肝重和附睾脂肪重量，且不影响摄食量。OGTT和ITT结果显示，XG显著改善了小鼠的糖耐量和胰岛素敏感性。同时，XG降低了空腹胰岛素水平和HOMA-IR指数，减轻了肝细胞脂肪变性和脂质积累。此外，XG还降低了血清AST、ALT、甘油三酯、总胆固醇和LDL-C水平，改善肝脏的氧化应激和炎症反应。
图 XG对IR病理指标的改善作用。(A) 动物实验设计示意图；(B) 体重；(C) 肝脏重量；(D) 附睾脂肪重量；(E) 附睾脂肪重量/体重(%)；(F) OGTT曲线；(G) OGTT曲线下的面积(AUC)；(H) ITT曲线；(I) ITT曲线下的面积(AUC)；(J) 空腹胰岛素水平；(K) HOMA-IR指数；(L) 肝脏组织病理学观察；(M) 血清AST水平；(N) 血清ALT水平。
XG干预改变了肠道菌群的α多样性和β多样性：在属水平上，XG显著增加了Lachnospiraceae_NK4A136、Eubacterium_siraeum、Streptococcus和Bifidobacterium的相对丰度。而Bifidobacterium和Eubacterium_siraeum与多项IR改善指标（如肝重、ITT、HOMA-IR、LDL-C等）呈显著负相关，提示某些菌属可能是XG发挥有益作用的关键介导者。
图 XG对肠道微生态的影响。(A) 微生物群的α多样性指数；(B) β多样性；(C) 模型组与XG组在属水平上的LEfSe分析；(D) XG组肠道微生物群与生化参数之间相关性的热图。
XG组与对照组在代谢谱上显著分离。XG干预后，肉碱类（11种）、胆甾烷类（5种）和不饱和脂肪酸类（5种）代谢物显著升高，而石胆酸-3-O-葡萄糖醛酸苷水平降低。
XG主要影响类固醇生物合成和色氨酸代谢通路。色氨酸代谢产物的变化提示XG可能通过激活芳香烃受体（AhR）信号来增强肠道屏障功能，减轻炎症。
图 XG对肠道菌群代谢的影响。(A) ChemRICH富集分析展示了研究中受显著影响的代谢物簇（VIP > 1，P < 0.05）；(B) 代谢物通路分析。
经抗生素处理的伪无菌小鼠中，XG干预对体重、糖脂代谢、肝功能、胰岛素敏感性等指标无改善作用。组织病理学也显示，XG不能减轻肝脏脂肪变性。综上，XG的疾病改善作用可能依赖肠道菌群。
图抗生素清除菌群后XG干预对IR病理指标的影响。(A) 动物实验设计示意图；(B) 体重；(C) 肝脏重量；(D) 附睾脂肪重量；(E) 附睾脂肪重量/体重(%)；(F) OGTT曲线；(G) OGTT曲线的AUC；(H) ITT曲线；(I) ITT曲线的AUC；(J) 空腹胰岛素；(K) HOMA-IR；(L) 肝脏组织病理学观察；(M) 血清AST水平；(N) 血清ALT水平。
将XG干预小鼠的粪菌移植给HFD受体小鼠后，受体小鼠表现出显著改善的糖耐量、胰岛素敏感性、肝功能及血脂，其效果与直接XG干预相似。组织学观察也证实了肝脏病理的改善效果。16S测序显示，XG-FMT组受体小鼠的肠道菌群中显著富集了Bifidobacterium和Akkermansia。更重要的是，将XG干预组与XG-FMT组共同富集的菌属进行对比，发现只有Bifidobacterium是两组共同显著富集的菌属，且其丰度与多项疾病表型指标呈显著负相关。
图 FMT对IR病理指标的改善作用。(A) 动物实验设计示意图；(B) 体重；(C) 肝脏重量；(D) 附睾脂肪重量；(E) 附睾脂肪重量/体重(%)；(F) OGTT曲线；(G) OGTT曲线下面积 (AUC)；(H) ITT曲线；(I) ITT曲线下面积 (AUC) ；(J) 空腹胰岛素水平；(K) HOMA-IR指数；(L) 肝脏组织病理学观察；(M) 血清AST水平；(N) 血清ALT水平。
图 (A) FMT实验中模型组和 XG组之间 LEfSe 分析；(B) XG-FMT 组中肠道微生物群与生化参数之间的相关热图；(C) 基于 LEfSe 分析的由 XG 和 XG-FMT组诱导的富集微生物群的维恩图。
研究首次系统证明了罗望子种子来源的木葡聚糖（XG）通过调节肠道菌群，尤其是选择性富集双歧杆菌（Bifidobacterium），改善高脂饮食诱导的小鼠胰岛素抵抗、糖脂代谢紊乱、肝脏损伤及炎症状态。通过抗生素清除和粪菌移植实验，验证其菌群依赖作用机制。此外，XG还调节了菌群代谢，提示其可能通过菌群代谢途径发挥健康功能。
该研究不仅将木葡聚糖的生物学功能从传统的食品添加剂拓展到了代谢健康干预领域，也为开发靶向肠道菌群的天然多糖类益生元提供了坚实的理论依据。未来研究将结合宏基因组测序和菌株分离培养，精准鉴定发挥作用的具体Bifidobacterium菌种，并通过外源补充关键代谢物来进一步验证其因果关系。
