表没食子儿茶素-3-没食子酸酯调节胆汁酸信号及其富集的阿克曼氏菌治疗肥胖

Obesity treatment by epigallocatechin-3-gallate-regulated bile acid signaling and its enriched Akkermansia muciniphila.

作者信息Lili Sheng, Prasant Kumar Jena, Hui-Xin Liu, Ying Hu, Nidhi Nagar, Denise N Bronner, Matthew L Settles, Andreas J Bäumler, Yu-Jui Yvonne Wan
PMID29882708
期刊FASEB J
发布时间2018-06
DOI10.1096/fj.201800370R

实验完整度

包含动物模型、分子检测、代谢组学、菌群测序、抗生素对比及A. muciniphila回补实验,具有多个独立证据层级和功能/机制验证。

主要模型

C57BL/6野生型小鼠(Western饮食诱导肥胖模型) 全身体FXR敲除小鼠 A. muciniphila补充小鼠模型

重点核对

EGCG剂量:100 μg/d/g体重,口服,持续2个月 抗生素处理:万古霉素、多粘菌素B、混合抗生素(含氨苄青霉素、新霉素、甲硝唑、万古霉素)饮水3个月 A. muciniphila剂量:109 CFU/小鼠/天,口服,1个月 胰岛素耐量试验:胰岛素1 U/kg体重,腹腔注射 GLP-1分泌:禁食后口服西格列汀和Ensure Plus

摘要

胆汁酸(BA)合成失调伴随菌群失调,导致代谢受损。本研究分析表没食子儿茶素-3-没食子酸酯(EGCG)通过调节胆汁酸信号和肠道菌群对饮食诱导肥胖的影响。数据显示,EGCG有效减轻了饮食增加的肥胖、内脏脂肪和胰岛素抵抗。基因谱分析显示,EGCG对调节脂肪组织中参与脂肪酸摄取、脂肪生成和代谢的基因有显著影响。此外,代谢组学分析显示,EGCG改变了脂质和糖代谢途径。在肠道中,EGCG减少了FXR激动剂鹅去氧胆酸以及FXR调节通路,提示肠道FXR失活。然而,在肝脏中,EGCG增加了FXR和TGR-5激动剂的浓度及其调节的信号。此外,我们的数据表明,EGCG激活了Takeda G蛋白受体(TGR)-5,基于GLP-1释放增加和血清PYY水平升高。EGCG和抗生素具有不同的抗菌作用。它们也不同地改变体重和胆汁酸组成。EGCG(而非抗生素)增加了疣微菌科,在此之下EGCG促进了肠道中阿克曼氏菌的增殖。令人兴奋的是,A. muciniphila在治疗饮食诱导肥胖方面与EGCG同样有效。总之,EGCG改变肠道菌群并调节胆汁酸信号,从而产生代谢有益作用。——盛,L.,Jena,P. K.,Liu,H.-X.,Hu,Y.,Nagar,N.,Bronner,D. N.,Settles,M. L.,Bäumler,A. J.,Wan,Y.-J. Y. 通过EGCG调节的胆汁酸信号及其富集的阿克曼氏菌治疗肥胖。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
EGCG是否通过调节胆汁酸信号和肠道菌群来减轻饮食诱导的肥胖及其潜在机制?
核心机制
EGCG通过调节FXR和TGR-5信号:肝脏FXR激活(增加CDCA),肠道FXR失活(减少CDCA和FGF-15),并激活TGR-5(增加GLP-1和PYY),同时富集A. muciniphila,改善代谢。
主要证据
小鼠模型显示EGCG减轻体重、内脏脂肪和胰岛素抵抗;基因表达和蛋白分析显示脂肪生成和脂肪酸摄取基因下调;代谢组学和胆汁酸谱分析显示胆汁酸组成改变;菌群测序显示A. muciniphila增加;A. muciniphila补充实验验证其有益效果。
研究意义
饮食儿茶素干预和益生菌(如A. muciniphila)具有预防肥胖的潜力。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

建立饮食诱导肥胖模型和EGCG处理

确定EGCG对Western饮食诱导肥胖的影响

将雄性C57BL/6小鼠分为对照组(CD)和Western饮食(WD)组,WD组部分小鼠每日口服EGCG(100 μg/g)2个月。

2

表型分析:体重、血清指标和胰岛素敏感性

评估EGCG对肥胖相关表型的影响

测量体重、食物摄入、内脏脂肪/体重比、血清LPS、甘油三酯、胆固醇、ALT、ALP,并进行胰岛素耐量试验。

3

基因表达谱和蛋白分析

揭示EGCG对脂肪组织、肝脏和回肠中脂质代谢基因和蛋白的影响

通过qPCR和Western blot检测脂肪酸摄取、脂肪生成、脂质氧化相关基因和蛋白表达。

4

代谢组学分析

鉴定EGCG改变的代谢途径和代谢物

对盲肠内容物进行GC-TOF-MS非靶向代谢组学分析,并进行通路分析。

5

检测胆汁酸信号通路

评估EGCG对FXR和TGR-5信号的影响

检测肝脏、脂肪、回肠中Tgr5、Dio2、Nos1等基因表达,血清PYY和GLP-1水平,以及胆汁酸谱。

6

比较EGCG和抗生素的作用

区分抗菌活性与特定菌群改变的作用

给予WD小鼠三种抗生素处理(万古霉素、多粘菌素B、混合抗生素),比较体重、相关基因表达和菌群变化。

7

菌群分析

确定EGCG和抗生素对肠道菌群组成的影响

通过16S rRNA基因测序分析盲肠菌群组成,并在门和科水平比较相对丰度。

8

A. muciniphila补充实验

验证A. muciniphila是否具有类似EGCG的抗肥胖作用

给WD小鼠口服A. muciniphila(109 CFU/天)1个月,检测体重、空腹血糖和相关基因表达。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
Teavigo(EGCG制剂)DSM Nutritional Products--
万古霉素----
多粘菌素B----
新霉素----
甲硝唑----
嗜黏蛋白阿克曼氏菌 BAA-835American Type Culture Collection--
LPS ELISA试剂盒Thermo Fisher Scientific--
甘油三酯测定试剂盒BioAssay Systems--
胆固醇测定试剂盒BioAssay Systems--
ALT测定试剂盒Pointe Scientific--
碱性磷酸酶测定试剂盒Pointe Scientific--
胰岛素MilliporeSigma--
OneTouch Ultra 2血糖仪Johnson & Johnson Co.--
PYY ELISA试剂盒Raybiotech--
GLP-1 ELISA试剂盒Raybiotech--
西格列汀TSZ Chem--
安素PlusRoss Laboratories--
Prominence UFLC系统Shimadzu--
API 4000 Qtrap质谱仪ABSciex--
Kinetex C18色谱柱Phenomenex--
Trizol试剂Thermo Fisher Scientific--
High Capacity RNA-to-cDNA试剂盒Thermo Fisher Scientific--
ABI 7900HT快速实时荧光定量PCR系统Thermo Fisher Scientific--
Power Sybr Green PCR预混液Thermo Fisher Scientific--
CD36抗体Bioss Antibodiesbs-8873R
FASN抗体Cell Signaling Technology3180
SREBP-1C抗体Abcamab3259
PPAR-γ抗体Santa Cruz Biotechnologysc-7196
SCD1抗体Cell Signaling Technology2438
瘦素抗体R&D SystemsAF398
F4/80抗体eBioscience14-4801-81
FXR抗体Santa Cruz Biotechnologysc-25309
CYP8B1抗体OriGeneTA313734
FGF-15抗体Santa Cruz Biotechnologysc-16816
β-肌动蛋白抗体MilliporeSigmaA1978
Pierce SuperSignal West Pico化学发光底物Thermo Fisher Scientific--
气相色谱-飞行时间质谱联用----
ZR粪便DNA小提试剂盒Zymo Research--
NanoDrop 8000分光光度计Thermo Fisher Scientific--
MiSeq测序仪Illumina--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
动物模型与EGCG处理
小鼠品系、年龄、性别;饮食组成;EGCG剂量(100 μg/g/天)和给药途径(口服);持续时间
阅读提示:Methods: Mice 部分
胰岛素耐量试验
禁食时间(6小时);胰岛素剂量(1 U/kg)和给药途径(腹腔);血糖监测时间点
阅读提示:Methods: Insulin tolerance test
PYY和GLP-1分泌检测
禁食时间(12小时);西格列汀剂量(3 μg/g);Ensure Plus体积(10 μl/g);采血时间点(0,15,30分钟)
阅读提示:Methods: PYY quantification and GLP-1 secretion assay
胆汁酸定量
样本(血清30 μl、肝脏50-100 mg);色谱柱(Kinetex C18)和质谱条件;流动相梯度
阅读提示:Methods: Quantification of bile acids
基因表达分析
RNA提取方法;cDNA合成;qPCR内参(Gapdh);引物设计
阅读提示:Methods: Gene expression profiling
Western blot
蛋白上样量(40 μg);抗体稀释度;内参(β-Actin)
阅读提示:Methods: Protein quantification by Western blot analysis
16S rRNA测序
样本量(盲肠内容物100 mg);扩增区域(V4);测序平台(MiSeq)
阅读提示:Methods: Quantification of bacterial DNA and 16S ribosomal RNA gene sequencing
抗生素处理
抗生素种类和浓度(万古霉素500 mg/L,多粘菌素B 100 mg/L,混合抗生素等);给药方式(饮水);持续时间(3个月)
阅读提示:Methods: Mice 部分
A. muciniphila补充
菌株编号(BAA-835);剂量(109 CFU/天);给药途径(口服);持续时间(1个月)
阅读提示:Methods: Mice 部分