文章题目：Human milk oligosaccharide 2-fucosyllactose protects against high-fat diet-induced obesity by changing intestinal mucus production, composition and degradation linked to changes in gut microbiota and faecal proteome profiles in mice

发表期刊：Gut

影响因子：24.5

通讯单位：天主教鲁汶大学

        肥胖与几种代谢改变有关，如2型糖尿病、心血管疾病、肠道微生物群组成的变化和肠道屏障的破坏。α-1,2-岩藻糖基转移酶是由FUT2基因编码的糖基转移酶之一，负责组织血型抗原在多个器官和胃肠道粘膜上的存在。其中一个主要的典型分泌型低聚糖是人乳低聚糖(HMO) 2 -岩藻糖基乳糖(2'FL)，体内和体外研究表明，2'FL具有益生元、抗菌、抗病毒和免疫调节等生物学特性，并能改变宿主上皮细胞表面糖组。2'FL因可作为婴儿配方奶粉中的HMO来源而受到人们的广泛关注。本文的研究旨在解读2'FL对代谢的影响是否与肠道粘液产生、糖基化、分泌和降解的变化有关，还探讨了对黏液层和代谢的影响是否可能与肠道微生物群组成、粪便蛋白质组的改变有关。

图1. 补充2'FL可以抵消饮食引起的肥胖，增加肠细胞增殖和肠道屏障标志物的表达

        如图1所示，与单独饲喂高脂肪饮食(HFD)的小鼠相比，饲喂HFD的小鼠在饲料中添加2'FL的体重和脂肪增加明显更低并且还增加了全盲肠及其内容物重量。通过qPCR分析肠道屏障功能相关基因的表达，我们发现2'FL显著增加了盲肠和结肠中抗菌肽Lyz1和Reg3g以及胰高血糖素原的表达。

图2. 补充2'FL对粘蛋白产生的影响

        在跨膜粘蛋白方面，添加2'FL导致空肠、盲肠和结肠Muc4、空肠和盲肠Muc13、盲肠和结肠Muc17的表达增加。另外，实验结果表明在补充了2'FL的小鼠中，通过刮结肠收集的黏液重量明显增加。

图3. 35个基因在空肠、回肠、盲肠和结肠中的表达分析示意图

图4. (A)聚糖相对丰度(百分比);(B)唾液化聚糖，(C)聚焦化聚糖和(D)硫酸化聚糖的相对丰度

        通过测量参与粘蛋白聚糖链延伸、分支和终止的糖基转移酶的表达，发现2'FL显著增加结肠gcn4、B3gnt6和C1galt1，盲肠和结肠C1galt1c1，空肠和结肠Fut1，结肠Fut8和St3gal1，空肠和结肠St3gal3和结肠St3gal6的表达。如图4所示，通过串联质谱分析粘蛋白糖基化，发现与CT和/或HFD+2'FL组相比，HFD组中有两种糖基化明显更高。

图5. RT-qPCR检测单酰基甘油和n -酰基乙醇胺受体和代谢酶mRNA相对表达量

        该课题组之前的研究发现，属于内源性大麻素系统（eCB）的不同生物活性脂质能够对肠道微生物群和肠道屏障功能施加控制。如图5所示，本文的研究结果表明，2'FL通过显著上调Daglb和Abdh6，下调Abdh4、Faah和Mgl影响了参与eCBs生物合成和降解的基因的表达。

图6. 肠道细菌属绝对丰度差异

        如图6所示，HFD喂养的小鼠肠道组中Akkermansia、Parasutterella、未分类Tanneraceae、Muribaculaceae和Rikenellaceae RC9的水平显著降低，而2'FL处理的小鼠粪便中Akkermansia、Parasutterella、未分类Tannerellaceae和Bacteroides的水平与仅HFD处理的小鼠相比显著增加。

图7. 小鼠粪便提取物α -L-岩藻糖苷酶和α -D-半乳糖苷酶的Cy5-ABP标记

        为了评估肠道微生物群对粘液的降解作用，如图7所示，文章采用凝胶内荧光活性探针(ABP)标记法研究了细菌水解酶（α-L-岩藻糖苷酶和α-D-半乳糖苷酶）结果发现，仅在HFD+2'FL组中存在α -L-岩藻糖苷酶的ABP标记。粪便总蛋白质组的结果也可印证上述结论，除此之外，该结果还表明饲喂HFD显著改变了17种蛋白质的丰度，而添加2'FL与CT相比改变了12种蛋白质，与HFD相比改变了30种蛋白质。

图8. 正常和肥胖受试者蛋白质组的主成分分析和排列多变量方差分析结果

        除了啮齿动物外，文章还分析了人类瘦弱和肥胖受试者的粪便蛋白质组，如图8所示，结果发现133种蛋白质中，肥胖受试者有17种显著改变和增加。

        结论：本文研究结果表明，HMO 2'FL通过调节黏液层、肠道微生物群和eCB系统影响宿主代谢，并提出黏液层作为预防肥胖及相关疾病的新潜在靶点。

        原文连接：https://gut.bmj.com/content/early/2024/05/13/gutjnl-2023-330301

作者：林念

审核：李全才、吕友晶

编辑：邵萌

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