项目文章Int J Biol Macromol | 陕西师范大学施琳副研究员团队揭示麦麸阿拉伯木聚糖益生营养新功能

阿拉伯木聚糖是麦麸中丰富的功能性多糖，具有免疫调节、提高肠屏障、促进益生菌增殖等多种营养功效，作为新食品原料新星，现已广泛应用于食品产业中。课题组前期研究表明，高麦麸饮食能够促进微生物群介导的色氨酸转化为吲哚类衍生物，正向调控肠道菌群失调。肠道菌群作为人体“第二基因组”，与代谢健康息息相关，深受色氨酸代谢、短链脂肪酸代谢和胆汁酸代谢等多重因素影响。

当今，如何通过摄入饮食重塑宿主-肠道菌群之间的相互作用是国内外研究学者的聚焦热点。益生元、合生元和后生元作为饮食摄入新兴形态深受相关领域的广泛关注。本研究结合体外发酵和体内探究，采用转录组、代谢组和肠道菌群多组学分析手段，联合在线人群数据库和分子对接技术，创新性地探究了WBAX联合L. reuteri对结肠炎症和肠道菌群的改善作用及分子机制，以及合生元及后生元的干预功效差异。

无论是单一发酵体系（LB培养基）还是肠道稳态失调环境（二型糖尿病人粪菌发酵），WBAX均可作为L. reuteri的有效碳源、具备调控色氨酸微生物代谢的潜能。在DSS诱导的结肠炎小鼠中，Trp、WBAX、WBAX + L. reuteri及pasteurized L. reuteri cultured with WBAX干预均不同程度的缓解了模型组体重降低、结肠缩短、DAI升高、肠道通透性破坏（LPS, DAO）、免疫蛋白浓度降低（IgM、IgA）和炎症发生（IL6）等结肠炎症状，其中pasteurized L. reuteri cultured with WBAX干预效果相对更优。

紧密连接蛋白（ZO-1、Occludin、Claudin-1）的免疫组化、RT-qPCR测定、Western Blotting验证表明，经过WBAX联合L. reuteri干预，由DSS诱导的结肠屏障损伤得以修复，其中pasteurized L. reuteri cultured with WBAX的作用更为显著。

转录组分析主要靶向炎症发生（IL-6, IL-10）、氨基酸代谢（Aox2, Abat, Ehhadh）、FoxO信号通路（Tgfb2, Tgfb3）以及细胞凋亡，并通过RT-qPCR及免疫组化分别在mRNA和蛋白水平得以验证。pasteurized L. reuteri cultured with WBAX在IL-6、Acox2、Tgfb2基因表达及细胞凋亡上存在更多优势。

和NC组相比，DSS干预降低了g_Allobaculum、g_Lactobacillus、g_Akkermansia、g_Muribaculaceae的相对丰度，提高了g_Prevotella、g_Lachnoclostridium、s_Alistipes_inops、g_Odoribacter、s_Ileibacterium_valens的相对丰度。WBAX、WBAX + L. reuteri及pasteurized L. reuteri cultured with WBAX均不同程度的恢复DSS诱导的肠菌异常：WBAX显著提升g_Allobaculum、g_Lactobacillus、g_Akkermansia、g_Oscillibacter、g_Bifidobacterium；WBAX + L. reuteri显著调控g_Parvibacter、g_Klebsiella、g_Muribaculaceae；pasteurized L. reuteri cultured with WBAX显著调控s_Lactobacillus_sakei、g_Faecalibacterium、g_Gastranaerophilales、g_Muribaculum、g_Dialister、g_Desulfovibrio。

和NC组相比，DSS干预降低了N6-甲基腺嘌呤、吲哚乙酸和牛磺脱氧胆酸，提高了脱氧肉碱和N-乙酰腐胺。相较于DSS组，pasteurized L. reuteri cultured with WBAX有效调控色氨酸代谢物（吲哚-3-乙腈和吲哚乙酸）、胆汁酸代谢物（脱氧胆酸、异脱氧胆酸和12-酮脱氧胆酸）、氨基酸（L-同型半胱氨酸）、生物活性肽（Ile-Leu-Arg、Tyr-Met和Val-Arg）和DNA修复因子（N6甲基腺嘌呤和肠内酯），下调了烟酸和烟酰胺代谢（1-甲基烟酰胺）、精氨酸和脯氨酸代谢（4-乙酰氨基丁酸酯）、甘油磷脂代谢（甘油磷酸胆碱和O-磷酸乙醇胺）和脂肪酸生物合成（棕榈酸）。Western Blotting结果表明，pasteurized L. reuteri cultured with WBAX通过调控AhR/IL22信号通路介导色氨酸代谢。

分析结果表明，核心微生物、代谢物和结肠炎基础指标之间存在强关联性，g_Lactobacillus、g_Muribaculum、g_Gastranaerophiles和s_Lactobacillos_sakei与色氨酸代谢产物、SCFA和某些生物活性肽呈密切正相关，这些代谢物被pasteurized L. reuteri cultured with WBAX显著上调，而g_Paraprevotella、g_Oscilloibacter和g_Desulfovibrio则与这些代谢产物呈负相关关系。

MicroPhenoDB数据库中的IBD患者相关菌群数据和gutMgene数据库中肠道菌群相关的代谢物和靶点分析表明，本研究中有78个肠道菌属和15种代谢物与人群数据库重合。核心代谢物和IBD关键靶点通过分子对接进行进一步验证，发现结合能均在-4.2至-9.3 kcal/mol之间，其中，吲哚乙酸、部分胆汁酸（12-酮脱氧胆酸、牛磺脱氧胆酸、脱氧胆酸和异脱氧胆酸）和氨基酸（L-同型半胱氨酸）与核心靶点显示出很强的结合能力。

WBAX后生元（pasteurized L. reuteri cultured with WBAX）通过显著调控色氨酸代谢细菌（g_Muribaculum、g_Dubosiella、g_Ruminococcus）的丰度、降低促炎细菌（g_Paraprevotella、g_Desulfovibrio和g_Clostridia）和粘液降解细菌（g_Allobaculum）的丰度、促进色氨酸向吲哚类衍生物的转化、增强AhR和IL-22的结肠表达、上调胆汁酸代谢物（12-酮脱氧胆酸、甘胆酸、脱氧胆酸）和短链脂肪酸（乙酸、丙酸、戊酸）、促产生物活性肽（Lys-Ile-Lys、Ile-Arg、Ser-Met-Lys）和糖脂类代谢物（棕榈酸、脱氧肉碱）、介导氨基酸代谢（Aox2, Abat, Ehhadh）和FoxO信号通路（Tgfb2, Tgfb3）改善肠屏障、抑制炎症发生、缓解结肠炎。