FSHW | 白星花金龟提取物对高脂肥胖小鼠调节肠道菌群和代谢的影响

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Introduction

肥胖及相关代谢性疾病的流行已成为全世界普遍存在的健康问题。当下主流的治疗措施——药物介入，虽然能有效治疗和减缓由肥胖引起的代谢疾病，但会增加人体罹患肠胃胀气、腹泻和肝脏疾病等风险，所以寻找有效、安全的肥胖防治策略具有重要意义，特别是天然材料的功能性提取物和成分已成为目前研究热点之一。

高脂饮食会造成肠道微生物的失调和能量收集能力的增加，损害肠道屏障功能，提高身体循环系统中的内毒素和氧化应激水平，从而引发肥胖。然而，天然活性物质能介导肠道宿主微生物的组成，改变微生物次级代谢产物并调节宿主免疫系统，从而缓解和治疗代谢性疾病的发生。大量研究表明，来自水果、蔬菜和草本植物中分离的提取物和有效成分对治疗肥胖及其代谢性疾病方面具有积极作用，如六堡茶70%乙醇提取物、山核桃叶95%乙醇提取物，富砖茶多糖等，然而昆虫提取物及有效成分被证明与肥胖及代谢性疾病的相关研究相对较少。

白星花金龟（Protaetia brevitarsis）属于鞘翅目、金龟子科，广泛存在于东南亚、部分欧洲国家等。作为可食用昆虫之一，白星花金龟幼虫富含蛋白质、脂肪酸、氨基酸、生物碱和生长因子等。目前，被报道具有抑制和治疗肥胖及代谢性疾病的可食用昆虫主要包括黄粉虫、双斑蟋、中华稻蝗、异豆蔻幼虫等。然而，目前关于白星花金龟提取物与抗肥胖间肠道微生物调控与脂质代谢作用机制还尚不明确。

南开大学生命科学学院Zongqi Zhang、Jinhua Xiao、Dawei Huang等通过构建C57BL/6J高脂肥胖小鼠模型，运用16S rRNA测序方法探究白星花金龟提取物对高脂小鼠结肠中肠道微生物的影响，并结合肝脏非靶向脂质组学技术，建立优势菌群与对小鼠肝脏脂质标志物之间联系，旨在为白星花金龟提取物抗肥胖作用提供一定的理论依据。

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Results and Disscussion

白星花金龟提取物降低肥胖小鼠体重及相关理化指标

结果表明，高脂饲料饮食会增加小鼠体重，而白星花金龟提取物的摄入能显著降低高脂饮食饲喂的小鼠体重、甘油三酯（TG）、总胆固醇（TC）、低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C），促炎细胞因子（抗肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、干扰素-γ（IFN-γ）、白细胞介素（IL-6））和氧化应激（超氧化物歧化酶（SOD）和丙二醛（MDA））水平。H&E染色结果表明白星花金龟提取物能有效降低肝脏脂滴聚集形成和脂肪细胞增大趋势。

（A）实验示意图.（B）小鼠体重趋势（B1）,体重增加量（B2）,肾周脂肪系数（B3）和睾周脂肪系数（B4）.（C）小鼠血清中甘油三酯（C1）,总胆固醇（C2）,低密度脂蛋白（C3）,高密度脂蛋白（C4）,谷丙转氨酶（C5）和谷草转氨酶（C6）水平.（D）TNF-α, IFN-γ, IL-6和IL-4水平.（E）肝脏和附睾脂肪的H&E染色。

图1 白星花金龟提取物调节高脂小鼠体重及相关理化指标

白星花金龟提取物改变肥胖小鼠肠道内容物的组成

采用16S微生物组技术发现白星花金龟提取物能显著改变小鼠肠道微生物的组成及相对丰度，尤其增加Akkermansiaceae（s_Akkermansia muciniphila）相对丰度，降低Lachnospiraceae和Desulfovibrionaceae丰度。此外，Akkermansia与肾周脂肪系数、附睾脂肪系数和LDL-C水平呈显著负相关。PICRUSt2结果表明白星花金龟剂量与微生物富集通路数量呈正相关性，其中在糖代谢、次级胆汁酸生物合成通路等具有显著性。

（A）肠道微生物标志物筛选,（B）4 种菌门与Shannon指数之间的Pearson秩相关散点图,（C）前50 种细菌属的相关性网络图和（D）微生物功能预测扩展误差条图（Extended error bar chart），其中不同颜色代表不同的分组，分为不同功能在两组样品中的丰度比例，95%置信度区间内功能丰度的差异比例和P值。

图2 白星花金龟提取物对差异微生物及功能的影响

短链脂肪酸测定

结果表明，不同组别的小鼠体内短链脂肪酸含量具有差异，其中白星花金龟提取物的摄入能显著增加小鼠机体内乙酸和丁酸的含量（P < 0.05）。对于丙酸，异丁酸，戊酸和异戊酸而言，白星花金龟实验组与M组之间无显著性差异（P > 0.05），同时奥利司他对小鼠结肠内容物中SCFAs含量无显著影响（P > 0.05）。

（A-F）乙酸、丙酸、丁酸、异丁酸、戊酸和异戊酸。

图3 各组小鼠粪便中短链脂肪酸的含量

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Conslucion

综上所述，本研究发现，白星花金龟幼虫提取物能显著减轻肥胖小鼠的体重和部分理化因子。此外，提取物还能改变其肠道微生物的组成及相对丰度，尤其增加Akkermansia muciniphila，提高机体内短链脂肪酸含量（乙酸和丁酸），并减少肝脏中脂质的积累与合成。因此，针对白星花金龟幼虫抗肥胖作用，可以增加其在应对肥胖及其代谢疾病的潜力，扩大其在功能食品领域的应用率。

Protaetia brevitarsis larvae extract ameliorated obesity in high fat diet-fed mice by modulating gut microbiota and lipid metabolism

Zongqi Zhanga, Sicong Chena, Qinglei Wangb, Chunqin Liub, Jinhua Xiaoa,*, Dawei Huanga,*

a College of Life Sciences, Nankai University, Tianjin 300071, China

b Hebei Key Laboratory of Soil Entomology, Cangzhou Academy of Agricultural and Forestry Sciences, Cangzhou 061001, China

*Corresponding author.

Abstract

Due to the rapid development of obesity and related metabolic diseases in the world, it is particularly important to explore the ability of novel materials in regulating obesity. In this study, C57BL/6J obese mice were used as objects, and 16S rRNA gene sequencing and lipidomics techniques were used to explore the regulatory effect and mechanism of the Protaetia brevitarsis ethanol extract (50%, V/V) against obesity. Our results showed that P. brevitarsis extract could significantly reduce the body weight, triglyceride (TG), total cholesterol (TC), low-density lipoprotein cholesterol (LDL-C), and pro-inflammatory cytokines (tumor necrosis factor-α (TNF-α), interferon-γ (IFN-γ), and interleukin-6 (IL-6)) levels of high-fat diet (HFD)-fed mice. Moreover, the P. brevitarsis extract changed the composition and relative abundance of its gut microbiota, especially increasing Akkermansia muciniphila. Meanwhile, the content of short-chain fatty acids (SCFAs) was increased, especially acetic acid and butyric acid, which leads to a decrease in the synthesis and accumulation of lipids in the liver. Furthermore, the P. brevitarsis extract also induced the difference in lipid synthesis in the liver by down-regulating the mRNA levels of sterol regulatory element binding protein-1C (SREBP-1C), fatty acid synthase (FAS), and acetyl-CoA carboxylase (ACC). Therefore, this research provided preliminary work and reference for the development of P. brevitarsis as a functional food for anti-obesity.

Reference:

ZHANG Z Q, CHEN S C, WANG Q L, et al. Protaetia brevitarsis larvae extract ameliorated obesity in high fat diet-fed mice by modulating gut microbiota and lipid metabolism[J]. Food Science and Human Wellness, 2025, 14(6): 9250137. DOI:10.26599/FSHW.2024.9250137.

文章翻译由作者提供

编辑：王佳红；责任编辑：孙勇

封面图片：图虫创意

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