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导读
桑葚多糖(Fructus mori polysaccharide，FMP)具有多种生物活性。本研究结果显示，FMP可减轻2型糖尿病(T2DM)小鼠的高血糖、胰岛素抵抗、高脂血症、内毒素血症和高代谢性炎症水平。本研究发现抗生素消除小鼠肠道微生物群(IM)后，FMP对糖尿病小鼠的上述有益作用显著减弱。此外，FMP通过抑制TLR4/MyD88/NF-κB通路的激活，抑制肠道炎症和氧化应激水平，并间接上调紧密连接蛋白Claudin-1、Occludin和ZO-1的表达，修复肠道屏障。有趣的是，FMP对肠道屏障的保护作用也归因于其对肠道微生物群(IM)的调节。16S rRNA和Spearman相关分析显示，FMP可通过重塑特异性IM修复肠道屏障以改善T2DM，特别是可显著抑制产内毒素的Shigella(93.66%)，促进益生菌Allobaculum(16.31%)和双歧杆菌(19.07%)的增殖。本研究为FMP作为一种新型益生元在糖尿病功能性食品中的应用提供了理论支持。
论文ID
原名：Fructus mori polysaccharide alleviates diabetic symptoms by regulating intestinal microbiota and intestinal barrier against TLR4/NF-κB pathway
译名：桑葚多糖通过调节肠道菌群和TLR4/NF-κB通路介导的肠道屏障保护缓解糖尿病症状
期刊：International Journal of Biological Macromolecules
IF：8.2
发表时间：2023.7
通讯作者：陈春，吴军林
通讯作者单位：广东省天然产物绿色加工与产品安全重点实验室；广州万孚健康科技有限公司
DOI号：10.1016/j.ijbiomac.2023.126038
实验设计
结果与讨论
1 FMP的化学性质及成分分析
水溶性多糖FMP的提取率为5.61%，其中中性糖、糖醛酸和蛋白质的含量分别为82.77 ± 2.38%，13.21 ± 1.22%和0.46 ± 0.19%。FMP的分子量分布显示三个峰，分别为102.33 kDa(53.47%)、8.71 kDa(12.40%)和5.62 kDa(34.13%)，其成分包括阿拉伯糖、鼠李糖、甘露糖、半乳糖、葡萄糖、半乳糖醛酸和葡萄糖醛酸，摩尔比分别为17.88%:7.71%:5.52%:6.69%:52.09%:6.01%:4.10%。其中，葡萄糖和阿拉伯糖为主要成分。
2 FMP对食物和水摄入量及体重的影响
与正常对照组(NC组)相比，MC组小鼠的食物和水摄入量显著增加(P < 0.001)(图1)。此外，MC组小鼠的体重显著降低(P < 0.001)，表明小鼠在T2DM模型构建后出现了多饮、多食和体重减轻的症状。重要的是，在经过6周的FMP干预后，食物和水摄入量分别减少了17.20%和26.12%。总之，这些结果表明，FMP在改善T2DM患者的多饮和多食症状方面表现出优异的效果，但对小鼠体重减轻没有明显影响。
图1.动物实验方案与设计。
3 FMP对葡萄糖稳态和血脂的影响
为了研究FMP对血糖和血脂的调节能力，作者建立了T2DM模型小鼠。如图2A所示，MC组小鼠的FBG水平显著较高(P < 0.001)，进一步证明成功建立了T2DM模型。在T2DM模型中，我们观察到MC组的FBG、GSP、AUC-OGTT、TC、TG和LDL-C水平显著高于NC组(图2A-G)，而HDL-C水平显著低于NC组(P < 0.001)。重要的是，在连续服用FMP 6周后，FBG、GSP、AUC-OGTT、TC、TG、LDL-C和HDL-C水平分别显著逆转了38.27%、18.36%、18.22%、25.97%、41.30%、40.65%和43.16%。综上所述，这些结果表明FMP表现出优异的降血糖和降血脂活性。
图2. FMP对T2DM小鼠葡萄糖稳态及血脂的影响。检测小鼠血清(A)空腹血糖(FBG)、(B)糖化血清蛋白(GSP)、(C)口服葡萄糖耐量试验(OGTT)、(D) OGTT曲线下面积(AUC)、(E) 总胆固醇(TC)、(F)甘油三酯(TG)、(G)低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)和(H)高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)水平。⁎⁎P<0.01，⁎⁎⁎P＜0.001。
4 FMP对胰岛形态和β细胞功能的影响
众所周知，高脂饮食(HFD)和链脲佐菌素(STZ)联合处理会导致胰岛β细胞的破坏和胰岛质量的降低。如图3A-B所示，与NC组相比，MC组小鼠的FINS水平显著增加(P < 0.001)，并显示出明显的胰岛素抵抗。相反，在FMP处理的糖尿病小鼠中，FINS和HOMA-IR水平分别显著降低了9.98%和36.60%。HOMA-β是评估胰岛β细胞功能的重要指标，糖尿病小鼠的HOMA-β水平最低，表明发生了明显的胰岛β细胞功能障碍(图3C)。然而，口服FMP可显著提高HOMA-β水平(P < 0.001)。此外，考虑到链脲佐菌素对胰腺β细胞的选择性毒性，我们不仅测量了小鼠的胰腺重量和胰腺指数，还调查了胰腺组织的组织病理学(H&E染色)以分析病变程度。结果显示，MC组小鼠的胰腺重量最低(0.06 ± 0.01 g，图3D)，胰腺指数最低(1.98 ± 0.55 mg/g，图3E)，胰腺病变程度最高(图3F)。具体而言，NC组小鼠的胰岛结构完整，胰岛细胞簇呈椭圆形，边界清晰，胰岛细胞数量较多，形态规则，分布均匀。相反，MC组小鼠的胰岛结构严重萎缩变形，边界模糊不清，胰岛面积减小，胰岛细胞排列紊乱，部分胰岛细胞出现空泡变性，伴随着核聚结、碎裂或溶解消失。FMP干预后，小鼠胰腺指数显著提高了52.19%，所有上述病理变化均有不同程度的缓解，表明FMP可以有效修复高脂饮食/链脲佐菌素引起的T2DM小鼠胰腺损伤并恢复胰岛β细胞功能。
图3. FMP对T2DM小鼠胰岛形态和β细胞功能的影响。各组小鼠检测如下指标，包括：(A) FINS、(B) HOMA-IR、(C) HOMA-β、(D)胰腺重量、(E)胰腺指数、(F)胰腺组织H＆E染色(400×；红色箭头：胰岛；蓝色箭头：细胞空泡变性)。⁎P<0.05，⁎⁎P<0.01，⁎⁎⁎P＜0.001，ns不显著。
5 FMP对血清内毒素和代谢性炎症的影响
据报道，慢性低度炎症和胰岛损伤在T2DM患者中普遍发生，炎症因子的异常升高或降低可能导致糖尿病患者胰岛功能障碍。与NC组相比，MC组小鼠的血清TNF-α、IL-1β和IL-6浓度明显升高(图4AC，P < 0.001)，而血清IL-10浓度显著降低(图4D，P < 0.001)。与MC组相比，FMP组小鼠的TNF-α(9.36%，P < 0.001)、IL-1β(4.37%，P < 0.01)和IL-6(8.36%，P < 0.001)水平降低，但对炎性因子IL-10水平无显著影响。结果表明，FMP干预通过减少促炎因子的释放来缓解T2DM小鼠的炎症状态。
作为评估肠道通透性的重要血清指标，内毒素LPS介导了身体多个组织中的代谢性炎症反应的发展，因此也被认为是循环中的重要炎性因子。本研究证实，MC组小鼠的血清LPS水平显著升高(图4E，P < 0.001)，高于NC组小鼠，暗示了HFD和STZ诱导的T2DM小鼠存在明显的肠道屏障损伤，这与Zhang等人的研究结果相一致。然而，FMP处理显著抑制了LPS的过度产生，降低了16.23%(P < 0.001)。有趣的是，据报道，肠粘膜屏障的损伤会导致细菌及其衍生毒素(如LPS)通过血液进入重要组织和器官，引发代谢性炎症反应，从而增加胰岛素抵抗。因此，本研究利用Spearman相关分析探讨了肠粘膜损伤指标LPS与糖脂代谢及炎症参数之间的关系。如表1所示，LPS与FBG、GSP、AUC-OGTT、FINS、HOMA-IR、TC、TG、LDL-C、TNF-α、IL-6和IL-1β呈显著正相关，与HOMA-β、胰腺重量、胰腺指数和HDL-C呈负相关，与IL-10无显著相关性。结果表明，血清LPS水平与糖脂代谢和炎症水平密切相关，表明抑制LPS渗漏介导的炎症反应，保护肠粘膜屏障的完整性，可能是FMP治疗T2DM的靶点。
图4. FMP对T2DM小鼠血清内毒素和代谢性炎症的影响。检测小鼠血清(A) TNF-α、(B) IL-1β、(C) IL-6、(D) IL-10、(E) LPS水平。⁎⁎P<0.01，⁎⁎⁎P＜0.001，ns不显著。
表1. 肠黏膜损伤指标LPS与糖脂代谢及炎症参数的Spearman相关性分析。
6 FMP改善HFD/STZ诱导的T2DM依赖于肠道微生物群(IM)
伪无菌小鼠是通过施用广谱抗生素来消除动物胃肠道中的大部分肠道微生物而产生的。因此，为了确认IM是否参与了FMP对T2DM的有益作用，我们使用抗生素混合物(MA)建立了伪无菌小鼠模型。FMP喂养的T2DM小鼠的OTUs数量在抗生素联合应用后从963.00 ± 59.40下降到66.50 ± 6.71(P < 0.001)。此外，物种丰富度(Chao1指数)从1000.30 ± 64.87下降到75.92 ± 5.80(P < 0.001)，多样性(Shannon指数)从6.39 ± 0.18下降到1.72 ± 0.21(P < 0.001)，这表明抗生素干预耗尽了大部分常驻IM，成功建立了伪无菌小鼠模型。此外，结果显示，FMP治疗有效改善了T2DM小鼠的高血糖(图5A)、葡萄糖耐量不良(图5B-C)、胰岛素抵抗(图5D)、胰腺组织的胰岛损伤(图5E-G)和血脂异常(图5H-I)，而FMP与抗生素联合应用可明显阻断上述作用。肝组织H&E染色结果如图S5所示。与NC组相比，MC组小鼠的肝脏出现大量脂滴积累和炎症浸润，表明T2DM小鼠的肝脏组织存在一定程度的脂肪变性和炎症损伤症状。FMP处理后，小鼠肝脏炎症浸润基本消失，脂滴数量和体积减少，肝细胞结构变得相对清晰完整，表明FMP可以有效减轻糖尿病小鼠肝脏脂肪变性和炎症损伤的病理状态。同样，当口服抗生素同时灌胃FMP时，FMP的肝保护作用减弱，表明其肝保护作用依赖于IM。
重要的是，FMP治疗明显降低了糖尿病小鼠的血清LPS水平，FMP联合抗生素治疗逆转了血清LPS水平(P < 0.001)(图5J)，表明在消除糖尿病小鼠的IM后，FMP减轻小鼠肠道LPS渗漏和保护肠黏膜屏障的作用减弱。综合起来，这些结果表明，FMP对T2DM小鼠糖脂代谢失调和肠黏膜损伤的改善与其对IM的调节作用密切相关。
图5. FMP改善HFD/STZ诱导的T2DM依赖于肠道微生物群。测试了实验小鼠的以下指标：(A) FBG、(B) OGTT、(C) OGTT曲线下面积(AUC)、(D) HOMA-IR、(E) HOMA-β、(F)胰腺指数、(G)胰腺组织H＆E染色(400×；红箭头：胰岛；蓝箭头：细胞空泡变性)、(H) TC、(I) TG和(J) LPS水平。⁎P<0.05，⁎⁎P<0.01，⁎⁎⁎P＜0.001，ns不显著。
7 FMP修复T2DM小鼠肠黏膜损伤的机制
本研究发现，FMP的作用机制与IM密切相关，但这种相关性有待证实，以建立FMP-IM-T2DM治疗效果的直接证据链。值得注意的是，越来越多的证据表明，产生LPS的细菌增加会导致肠道屏障完整性受损，从而触发炎症反应、氧化应激，甚至导致胰岛素抵抗。本研究已证实，抑制LPS渗漏以保护肠黏膜屏障的完整性是FMP治疗T2DM的一个关键靶点。因此，在随后的研究中，我们将继续探索FMP修复肠黏膜屏障的详细机制，主要从以下几个方面展开。
7.1 肠黏膜损伤的血清标志物
D-LA是通过肠道细菌发酵产生的，肠道通透性增加会导致血液中D-LA水平升高。DAO是一种位于肠黏膜上皮绒毛细胞质中的高活性胞内酶，当肠黏膜细胞受损时，该酶可被释放到血液中，导致血清DAO水平升高。因此，根据显著升高的血清D-LA和DAO水平(图6A，P < 0.001)，本研究结果表明T2DM小鼠存在肠黏膜通透性增加和屏障功能受损的情况。此外，FMP的摄入显著抑制了D-LA和DAO的过量释放，分别降低了8.35%和11.02%，表明FMP在修复T2DM小鼠肠黏膜损伤方面具有优越的效果。然而，与抗生素联合给药消除了FMP对D-LA和DAO的降低作用(P < 0.001)。
图6. FMP对T2DM小鼠肠屏障功能的影响。分析(A) D-LA和DAO水平，(B)肠道紧密连接蛋白ZO-1、Occludin和Claudin-1的mRNA表达，(C)结肠组织H＆E染色(200×；红箭头：炎性细胞浸润；蓝箭头：肠腺体结构消失，透光增强；绿箭头：隐窝；紫箭头：黏膜上皮细胞脱落)。
7.2 肠道紧密连接蛋白
肠道屏障功能障碍通过促进代谢性内毒素血症和炎症反应被认为是糖尿病发生的重要因素。物理屏障是肠道屏障的重要组成部分，由肠道紧密连接蛋白(主要是ZO-1、Occludin和Claudin-1)连接的上皮细胞组成，肠道紧密连接蛋白的破坏增加了肠道通透性，并加剧了炎症。图6B显示，与正常小鼠相比，T2DM小鼠肠道紧密连接蛋白(ZO-1、Occludin和Claudin-1)的mRNA表达明显下调(P < 0.001)，而FMP治疗导致这些变化的显著逆转，分别为16.14%、28.08%和24.50%。重要的是，在FMP干预后，ZO-1、Occludin和Claudin-1的蛋白表达也分别显著上调了32.96%、19.99%和53.78%。结果表明，FMP在转录水平和蛋白表达水平上都表现出良好的肠道屏障保护作用。同样，FMP对所有三种肠道紧密连接蛋白mRNA和蛋白水平的有益作用也被抗生素的联合应用明显减弱(P < 0.001)。
7.3 组织病理分析
如图6C所示，正常小鼠的结肠组织结构正常，隐窝排列整齐紧密，数量众多，上皮细胞无明显变性和脱落。相反，T2DM小鼠显示出明显的结肠上皮细胞脱落，炎症细胞浸润，隐窝细胞受损，肠腺体结构消失，通透性增加。经过6周的FMP干预，上述病理情况均有不同程度的恢复。结果表明，FMP可以改善结肠组织病理形态，表现出良好的修复和保护作用，但与抗生素联合应用会减弱这种作用。
7.4 肠道炎症和氧化应激水平
据报道，LPS通过作用于Toll样受体4(TLR4)激活核因子-κβ(NF-κB)通路，进一步增加了促炎细胞因子(如TNF-α、IL-1β和IL-6)的释放，激活全身炎症，诱导胰岛素抵抗。因此，我们从炎症反应的角度评估了FMP对肠黏膜屏障的影响。T2DM小鼠的促炎细胞因子TNF-α、IL-1β和IL-6水平显著升高(图7A-C，P < 0.001)，而FMP治疗显著降低了这些变化，分别降低了5.57%、10.81%和11.46%。关键的是，与血清代谢性炎症水平分析结果相比，FMP给药显著上调了抗炎细胞因子IL-10水平，提高了7.08%(图7D)，表明FMP的抗炎作用最初始于肠道，这是其主要的治疗靶点。
氧化应激是过量自由基产生和抗氧化活性降低之间不平衡的结果，随后导致细胞或组织损伤。补充FMP后，糖尿病小鼠的结肠氧化应激水平呈现向正常小鼠恢复的趋势，SOD、CAT和GSH水平分别显著增加了40.28%、25.53%和11.12%(图7E-G)，而MDA水平急剧下降了37.34%(图7H)。简言之，FMP强烈抑制了T2DM小鼠的结肠炎症损伤，提高了抗氧化防御能力。然而，与单独口服FMP相比，抗生素的联合应用减弱了这些保护作用。
综上所述，FMP通过降低肠道LPS渗漏、增加肠道紧密连接蛋白表达、减轻炎症和氧化应激损伤对T2DM小鼠产生肠道保护作用，但这些有益作用在抗生素清除IM后减弱甚至消失。这一发现与FMP对T2DM小鼠糖脂代谢生理生化指标的改善相对应，表明FMP对T2DM的治疗作用是通过完整的IM结构和正常的肠道屏障功能介导的。
图7. FMP对T2DM小鼠肠道炎症和氧化应激水平的影响。检测各组小鼠结肠组织中(A) TNF-α、(B) IL-1β、(C) IL-6、(D) IL-10、(E) SOD、(F) CAT、(G) GSH和(H)MDA的含量。⁎P<0.05，⁎⁎P<0.01，⁎⁎⁎P＜0.001，ns不显著。
7.5 NF-κB信号通路
NF-κB是炎症反应和氧化应激共同调节的关键分子，被假设为FMP药理作用的潜在靶点。LPS是激活NF-κB的上游因子之一，可被TLR4特异性识别，通过两条传导途径(MyD88依赖和非MyD88依赖途径)触发分子信号级联，最终促进NF-κB的核易位，调节多种炎症因子的表达。Western blot分析(图8)显示，T2DM小鼠结肠MyD88依赖通路中关键分子的蛋白表达水平高，包括TLR4、MyD88、p-IKKβ和p-NF-κB p65(P < 0.001)，这与之前的研究结果一致。然而，上述功能性蛋白的表达在FMP治疗后均显著下调(P < 0.001)，证实FMP对肠道屏障的保护机制与通过LPS/TLR4/MyD88轴抑制NF-κB活化有关。特别是，在同时给予抗生素和FMP的情况下，这些蛋白的表达水平明显逆转，并趋向于MC组，表明抗生素处理在蛋白表达水平上减弱了FMP对肠道屏障的保护作用。这一结果证实了IM对FMP对T2DM小鼠肠道屏障发挥保护作用的必要性。
图8. FMP通过LPS/TLR4/MyD88/NF-κB轴改善结肠屏障功能障碍。通过Western blot检测(A) TLR4和MyD88、(B) p-IKKβ和p-P65的蛋白表达水平，并在(C)和(D)中展示了相应的定量结果。数据以平均值±SD表示。⁎⁎P<0.01，⁎⁎⁎P＜0.001，ns不显著。
8 FMP对T2DM小鼠肠道菌群的影响
8.1 α和β多样性分析
为了探究FMP膳食补充对T2DM肠道菌群(IM)的影响，本研究使用16S rDNA高通量测序分析了所有组中IM的组成。Chao1和Observed_species指数显示MC组小鼠的粪便细菌丰富度呈增加趋势，而Shannon和Simpson指数显示细菌多样性呈下降趋势。然而，FMP补充后Chao1和Observed_species指数明显降低，而Shannon和Simpson指数明显升高(P < 0.05)，表明FMP增加了T2DM小鼠肠道菌群的多样性。
通过主坐标分析(PCoA)和非度量多维标度分析(NMDS)来评估FMP对IM β多样性的影响。FMP组的IM整体群落结构特征呈现向NC组恢复的趋势。此外，NMDS分析与PCoA分析结果相似，这也表明FMP能够重塑T2DM小鼠的IM。此外，PCoA和NMDS分析均显示抗生素组的IM结构与其他组明显分离，距离最远，表明抗生素处理后小鼠的IM发生了较大的结构变化。
8.2 门水平IM组成和差异
Venn图显示，FMP组的操作分类单元(OTUs)数量(963.00 ± 59.40)明显低于MC组(1213.00 ± 128.78)，但趋于正常组(458.00 ± 77.92)。NC组、MC组和FMP组分别有296、903和633个特有OTUs(图9A)。结果表明，FMP对糖尿病小鼠的IM群落有一定的调节作用。
在图9B-C中，厚壁菌门、放线菌门、变形菌门和拟杆菌门是优势门，其相对丰度超过99%。此外，与NC组相比，MC组小鼠的厚壁菌门和放线菌门的相对丰度分别降低了16.98%和42.49%，而变形菌门和拟杆菌门的相对丰度则分别显著增加了750.09%和266.26%。然而，本研究观察到FMP治疗显著增加了厚壁菌门和放线菌门的相对丰度，相对于MC组分别增加了4.04%和18.04%，而拟杆菌门的丰度则下降了50.30%。有趣的是，在T2DM患者中，仅属于变形菌门的革兰氏阴性细菌(其外膜主要成分为LPS)的丰度相对较高，这与我们的研究一致，表明FMP能够通过抑制产生LPS的细菌的增殖来逆转糖尿病小鼠的IM失衡。值得注意的是，经抗生素联合治疗后，变形菌门的丰度显著提高至99%，其他门则显著减少，表明伪无菌小鼠成功建立，抗生素在门水平上明显抑制了FMP对小鼠IM的调节作用。
图9. FMP对T2DM小鼠肠道菌群的影响。(A)粪便样本中OTU水平的Venn图，(B)门水平肠道微生物群的丰度(Top 10)，(C)门水平微生物群落的热图分析，(D)属水平肠道微生物群的丰度(Top 20)，(E)属水平微生物群落的热图分析。
8.3 属水平IM组成和差异
总体而言，在属水平上(Top 20)，NC组小鼠粪便中的优势属为Allobaculum、Lactobacillus和Bifidobacterium，占比高达84.07%。然而，Oscillospira也是FMP组的优势属，占比为13.83%。与NC组相比，MC组小鼠体内Allobaculum和Bifidobacterium的丰度降低，而Helicobacter、Odoribacter、Enterococcus、Coprococcus、Adlercreutzia和Shigella的丰度明显增加。但在补充FMP后，所有这些属的变化都明显逆转。其中，Allobaculum和Bifidobacterium的丰度分别增加了16.31%和19.07%，而Helicobacter、Odoribacter、Enterococcus、Coprococcus、Adlercreutzia和Shigella的丰度分别下降了56.69%、17.13%、43.42%、53.48%、50.16%和93.66%。综上所述，研究结果证实FMP干预可以改善T2DM小鼠IM共生的损伤(图9D-E)。值得注意的是，FMP处理后富集的Allobaculum和Bifidobacterium在抗生素处理后被明显清除，而FMP处理后减少的Shigella的丰度显著增加了126.84%。因此，结合抗生素干预后FMP降糖效果减弱的事实，这三个属被认为是FMP降糖效果的关键属。此外，为了确定每个组从门到属的贡献最大的特定细菌分类群，采用线性判别分析效应大小(LEfSe)分析。同样，结果显示属水平上Allobaculum和Bifidobacterium与FMP治疗T2DM的效果相关。
9 FMP改变的T2DM小鼠关键菌属
FMP治疗T2DM的关键细菌的鉴定是有价值的。Spearman相关分析(图10)显示，在FMP组中减少并经抗生素进一步增加的Shigella属与T2DM相关代谢参数(包括糖脂代谢和肠道相关指标)呈正相关，而在FMP组中富集并经抗生素进一步清除的Allobaculum和Bifidobacterium属与T2DM相关代谢参数呈负相关。因此，假设Shigella促进了T2DM的发病，而Allobaculum和Bifidobacterium则预防了T2DM的发病。有趣的是，研究表明Allobaculum和Bifidobacterium都能够减少肠源性内毒素渗透并减轻血浆内毒素血症。Bifidobacterium通过细胞壁上的脂磷壁酸特异性结合肠黏膜上皮细胞，在肠上皮细胞表面形成细菌膜，构成定植抗性，从而阻止致病菌的定殖和侵袭，减少内毒素引起的肠粘膜炎症反应，促进肠黏膜修复。Allobaculum通过减少血液中的肠源内毒素，保护肠道屏障功能，减轻全身炎症，最终有助于调节机体的代谢和免疫功能。上述发现与我们的研究结果一致，即FMP干预显著增加了Allobaculum和Bifidobacterium的丰度，分别增加了16.31%和19.07%。重要的是，FMP不仅恢复了上述两个有益菌属，还明显抑制了有害菌属Shigella的增殖。Maskarinec等人报道称，T2DM患者中存在更多产生内毒素的细菌(包括Shigella)，并且发现Shigella产生的内毒素能够通过削弱的肠上皮易位进入循环，与LBP(内毒素结合蛋白)和TLR4形成复合物，病通过NF-kB通路触发炎症级联反应，加剧代谢性内毒素血症。这与我们的研究一致，即FMP对可能产生内毒素的Shigella的增殖有93.66%的强烈抑制作用，从而阻碍宿主免疫级联反应的激活，有利于减缓糖尿病的进程。
综上所述，FMP有效抑制了产生内毒素的细菌(Shigella)，并恢复了益生菌(Allobaculum和Bifidobacterium)，这表明FMP有潜力逆转HFD/STZ引起的肠道细菌生态失调。特别要强调的是，本研究首次证明了FMP可以通过改变某些特定的肠道微生物来改善肠道屏障损伤，从而抑制糖尿病的进展(图11)。
图10. 肠道微生物群与T2DM代谢参数的相关性。
图11. 饮食中添加FMP对T2DM小鼠产生了许多有益的变化，包括肠道微生物群结构的正常化、肠道LPS泄漏减少，肠黏膜屏障的修复以及糖脂代谢的改善。
结论
本研究首次利用伪无菌小鼠模型验证了肠道微生物在FMP抗糖尿病效果中的关键作用。首先，发现FMP改善了T2DM小鼠的糖脂代谢。其次，伪无菌小鼠和16S rRNA分析表明，FMP的上述有益作用与其对肠道微生物群的调节作用有关，包括抑制有害菌Shigella和恢复有益菌(Allobaculum和Bifidobacterium)。此外，研究还揭示了FMP可以减轻内毒素血症，改善肠道炎症和氧化损伤，上调肠道紧密连接蛋白ZO-1、Occludin和Claudin-1的表达，最终通过肠道微生物群介导的LPS/TLR4/MyD88/NF-κB轴保护肠黏膜屏障的完整性。因此，FMP可能作为一种潜在的益生元来缓解T2DM患者的肠道屏障功能障碍和代谢失衡。在后续的研究中，有必要探索参与FMP抗糖尿病作用的关键菌种(精确到物种水平)，并阐明FMP作用的分子量范围。
原文链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0141813023029331#f0055
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