南昌大学食品学院聂少平、陈海红等人在Journal of Agricultural and Food Chemistry（IF=4.162）上在线发表名为《Multiomics Approach to Explore the Amelioration Mechanisms of Glucomannans on the Metabolic Disorder of Type 2 Diabetic Rats》的研究性文章，该文结合了代谢组学、蛋白组学以及16S rRNA测序技术探究了三种不同植物来源的葡甘聚糖改善2型糖尿病代谢紊乱的机制。聂少平教授为该文通讯作者，陈海红为该文第一作者。
● 糖尿病大鼠血清、肝脏以及结肠内容物中氨基酸的浓度与正常大鼠存在显著差异；
● 与正常大鼠相比，糖尿病大鼠肝脏和结肠组织中支链氨基酸合成相关的酶分泌量无显著变化，而分解代谢相关酶的分泌显著增加；
● 肠道菌群可能是导致糖尿病大鼠循环系统中支链氨基酸浓度上调的原因之一；
● 灌胃葡甘聚糖降低了肠道菌群中支链氨基酸生物合成相关基因的丰度；
● 三种葡甘聚糖中分子量越大、甘露糖与葡萄糖摩尔比越小的抗糖尿病效果越好。
Introduction
糖尿病是一种典型的以高血糖为特征的代谢性疾病。大量的人体和动物实验研究表明氨基酸代谢紊乱与糖尿病的发生和发展密切相关，其中支链氨基酸（亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸）被认为是胰岛素抵抗、糖尿病前期和二型糖尿病的潜在生物标志物。近年来许多研究表明多糖干预对于糖尿病的预防和辅助治疗具有积极的促进作用。目前报道的多糖抗糖尿病机制主要包括改善 β 细胞功能障碍、抑制 ɑ -淀粉酶和 ɑ -葡萄糖苷酶活性、促进胰岛素分泌等，对于多糖对糖尿病代谢紊乱改善的机制研究报道相对较少。南昌大学食品学院聂少平教授团队近20年来一直致力于不同来源多糖结构以及多糖生物活性和作用机制的研究。本篇论文中作者结合了多组学（代谢组、蛋白组和16S rRNA测序）技术较为系统的研究了铁皮石斛、魔芋以及芦荟三种不同植物来源的葡甘聚糖干预后对糖尿病大鼠血清、肝脏以及结肠内容物代谢物以及肠道菌群的影响。其中，作者重点对葡甘聚糖干预对支链氨基酸影响的机制进行了探讨。此外，作者还对三种葡甘聚糖的分子量、甘露糖与葡萄糖摩尔比、乙酰基取代度对抗糖尿病活性的影响进行了比较分析。
Results and Discussion
首先，代谢组学研究中发现糖尿病大鼠血清、肝脏以及结肠内容物中差异代谢物主要富集在氨基酸代谢、脂代谢以及三羧酸循环等通路中，尤其是氨基酸代谢相关通路。其次，蛋白组分析发现分析发现糖尿病大鼠与正常大鼠支链氨基酸生物合成相关酶的分泌量不存在显著差异，而支链氨基酸分解代谢相关酶的分泌量显著高于正常大鼠。同时，16S rRNA测序结果表明糖尿病大鼠的肠道菌群与正常大鼠的肠道菌群组成存在较大差异，与正常大鼠相比，糖尿病大鼠氨基酸生物合成、支链氨基酸合成相关功能基因的丰度显著升高，而支链氨基酸降解相关功能基因丰度之间不存在显著差异，表明肠道菌群紊乱可能是导致宿主循环系统中支链氨基酸含量增加的一个潜在因素。在人体内氨基酸可经脱氨作用、转氨作用、联合脱氨或脱羧作用分解成α-酮酸、胺类等代谢物进而参与到机体的糖代谢、脂代谢、三羧酸循环、核酸代谢、维生素代谢、尿素循环等在维持机体正常生命活动起重要作用的代谢通路中，氨基酸代谢紊乱可影响它们的正常代谢进而影响机体健康。文中作者经分析发现肠道道菌群紊乱可能是导致宿主循环系统中支链氨基酸含量增加的一个潜在因素，所以肠道菌群紊乱可能是导致机体代谢紊乱的一个重要原因。同时，分析发现灌胃葡甘聚糖可以有效降低结肠中支链氨基酸合成相关功能基因的丰度，表明葡甘聚糖可能可以通过调节肠道菌群紊乱改善糖尿病大鼠的代谢紊乱。
结构是活性的基础，本文中作者采用了Spearman相关性分析探究了三种葡甘聚糖的分子量、甘露糖与葡萄糖摩尔比及乙酰基取代度与糖、脂代谢，肝、肾功能保护，代谢紊乱调节以及肠道菌群调节之间的关联性。分析发现三种葡甘聚糖中分子越大的越有利于糖、脂代谢及肠道菌群紊乱的调节，而甘露糖与葡萄糖摩尔比则相反；乙酰基取代度越大越不利于糖尿病大鼠的肝、肾功能保护；而三种葡甘聚糖在改善糖尿病大鼠代谢紊乱方面不存在显著差异（图1）。
图 1 葡甘聚糖的结构与生物活性Spearman相关性分析
（A）结构与糖、脂代谢相关功能指标和肝、肾功能指标之间的相关性分析；（B）结构与血清中差异代谢物之间的相关性分析，（a）氨基酸，（b）肉毒碱，（c）胆汁酸，（d）糖、醇和醛类；（C）结构与门（a）和属（b）水平肠道菌群之间的相关性分析；（D）显著相关的差异代谢物（a）和细菌（b）的Venn比较分析。蓝色表示相关性在-1.0-0.6之间（负相关），灰色表示相关性在-06-0.6之间（无显著相关性），红表示相关性在在0.6-1.0之间（正相关）。
作者简介
聂少平 教 授
聂少平，博士，教授。现任南昌大学食品学院院长、南昌大学食品科学与技术国家重点实验室成员、中国-加拿大食品科学与技术联合实验室（南昌）中方负责人。享受国务院特殊津贴专家，国家高层次人才特殊支持计划领军人才（2018年），国家自然科学基金杰出青年基金、优秀青年基金项目获得者，科技部中青年科技创新领军人才，教育部新世纪优秀人才，江西省高等学校“井冈学者”特聘教授，江西省主要学术学科带头人。担任Food Frontiers主编，Bioactive Carbohydrates and Dietary Fibre副主编，Journal of Agricultural and Food Chemistry、Current Topics in Nutraceutical Research、Food Science and Human Wellness等杂志编委，中国农业工程学会农产品加工及贮藏工程专业委员会第十届理事会副理事长。
聂少平教授主要从事食品复杂碳水化合物（主要为生物活性多糖与膳食纤维）、食品化学与营养学、食品安全与分析等领域的研究工作，在FEMS Microbiology Reviews、Trends in Food Science & Technology、Critical Reviews in Food Science and Nutrition、Journal of Agricultural and Food Chemistry、Food Hydrocolloids、Food Chemistry、Carbohydrate Polymers、《食品科学》、《中国食品学报》等业内优秀期刊发表论文500多篇，其中SCI收录300多篇，被引8000多次，h-index为46，授权发明专利28 件。应邀在Elsevier出版集团和科学出版社合著学术专著2 部；参编中文著作7 部。相关成果获2016年国家科技进步奖二等奖、2014和2017年度江西省自然科学一等奖、2018年度江西省科技进步一等奖、2017年中国食品科学技术学会杰出青年奖、2014和2018年度国家级教学成果奖二等奖、2017年中国食品科学技术学会杰出青年奖。2015年荣获“江西青年五四奖章” 称号 ，2016年被中共江西省委教育工作委员会评为高校优秀共产党员。入选科睿唯安2020年、2019年和2018年度全球“高被引科学家”榜单。
陈海红 博 士
陈海红，2020年毕业于南昌大学获工学博士学位，主要研究领域为生物活性多糖营养与活性评价。已在国内外学术期刊上发表SCI论文20余篇，以第一作者及共同第一作者在Journal of Agricultural and Food Chemistry、Food Hydrocolloids、Molecular Nutrition & Food Research等杂志上发表SCI论文7篇。
该文章《Multiomics Approach to Explore the Amelioration Mechanisms of Glucomannans on the Metabolic Disorder of Type 2 Diabetic Rats》于2021年2月发表于Journal of Agricultural and Food Chemistry。点击下方阅读原文即可查看摘要原文。
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编辑：袁月；责编：张睿梅
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