Phytomedicine | 上海中医药大学揭示红参活性馏分被鉴定为富集A.muciniphila菌的"黄金部位", 经GDF15-GFRAL中枢轴可实现厌食减重

【写在前面】：本期推荐的是由上海中医药大学合作近期发表于Phytomedicine(IF11.3）的一篇文章，揭示红参富集Akkermansia muciniphila促进小鼠GDF15分泌并抑制肥胖。

【期刊简介】

【题目及作者信息】

背景：肥胖已成为日益严峻的全球健康负担，发病率持续上升。红参（RGS）作为一种传统加工人参制品，显示出改善代谢指标的潜力，但其抗肥胖机制尚不完全清楚。

目的：本研究旨在探讨短期RGS给药对肥胖的治疗效果，并阐明其潜在机制。

方法：采用高脂饮食（HFD）诱导的肥胖小鼠模型评估短期RGS效应；通过抗生素处理和粪菌移植实验评估肠道菌群的参与；利用16S rRNA测序和宏基因组分析鉴定关键菌种，并通过基于质谱的蛋白质组学鉴定A. muciniphila来源蛋白；使用Gfral⁻/⁻小鼠验证生长分化因子15（GDF15）-GFRAL轴的作用。

结果：短期RGS治疗可抑制饮食诱导肥胖（DIO）小鼠的食欲、降低体重并升高循环GDF15水平。RGS富集了A. muciniphila，而清除该菌则消除RGS介导的减重和食欲抑制作用。A. muciniphila来源蛋白Amuc_1631被鉴定为促进GDF15分泌的关键效应分子。机制上，RGS通过PERK-eIF2α-ATF4-CHOP轴上调结肠Gdf15转录，并激活脑干GDF15-GFRAL通路。RGS的50%乙醇洗脱组分（RGS/50）被鉴定为富集A. muciniphila和升高GDF15的潜在活性部位。

结论：本研究揭示了RGS抗肥胖作用的肠道菌群依赖性机制，其核心在于富集A. muciniphila及其来源蛋白Amuc_1631，后者通过促进GDF15分泌，经GDF15-GFRAL轴抑制食物摄入。

【前言】

肥胖以病理性脂肪过度积累和体重指数升高为特征，已成为全球健康的巨大挑战，也是代谢性疾病的主要驱动因素。其患病率在世界范围内持续上升，推动2型糖尿病、血脂异常、代谢功能障碍相关脂肪性肝病和心血管疾病等相关并发症发病率不断增加。因此，确定有效的药理学干预措施并阐明其作用机制仍是紧迫的临床优先事项。

肥胖管理的核心在于通过食欲调节恢复能量平衡，这一过程很大程度上由肠-脑轴（一个控制摄食行为和能量摄入的复杂双向通讯网络）所调控。过量饮食摄入和肠道激素水平失调是公认的肥胖发病因素。在肠源性激素中，GDF15已成为一个引人注目的治疗靶点：重组GDF15给药可减少啮齿动物和非人灵长类的食物摄入和体重，而其缺乏则加重HFD诱导的肥胖。GDF15通过结合脑干中的胶质细胞源性神经营养因子家族受体α样（GFRAL）发挥厌食效应，且在很大程度上独立于瘦素、胃饥饿素和胰高血糖素样肽-1等其他食欲调节激素。这一独特机制使GDF15成为肥胖药物治疗中特别有吸引力的候选靶点。

肠道微生物群日益被认为是宿主代谢和能量稳态的关键调节因子，部分通过影响肠道激素分泌发挥作用。在肠道共生菌中，Akkermansia muciniphila因其潜在抗肥胖特性而备受关注。其来源蛋白P9（Amuc_1631）已被证明可促进体重减轻并改善代谢参数，而A. muciniphila的细胞外囊泡和其他细菌组分可能在体外增强肽YY表达。临床上，A. muciniphila补充剂已被证明可有效改善肥胖相关表型，进一步强化了其作为基于微生物群的治疗靶点的潜力，其作用至少部分通过调节肠道激素信号介导。

红参是人参的蒸制和干燥根及根茎，是一种在亚洲传统医学中具有悠久历史的广泛使用的草药，其中已鉴定出一系列稀有人参皂苷，如人参皂苷20(R/S)-Rg3、Rk1、Rg5和Rf，这些成分是在高温蒸制过程中通过初级人参皂苷的水解和侧链修饰产生的。红参具有多种药理活性，包括抗癌、抗糖尿病、抗疲劳和抗抑郁作用。在作者前期工作中，已证明口服RGS六周可通过肠道TGR5激活和随后的循环胆汁酸水平升高改善肥胖小鼠的胰岛素抵抗。值得注意的是，在治疗的第一周观察到食物摄入显著抑制，但此后不再持续，提示短期RGS干预涉及的机制与长期给药不同。

在本研究中，作者团队证明短期RGS治疗可富集A. muciniphila及其来源蛋白Amuc_1631，后者促进GDF15分泌，激活脑干GDF15-GFRAL轴，从而抑制DIO小鼠的食欲并降低体重。机制上，RGS通过PERK-eIF2α-ATF4-CHOP通路驱动结肠Gdf15转录。

【结果部分

1.短期 RGS 给药可减轻 DIO 小鼠的体重增加、抑制食欲并提高 GDF15。

DIO小鼠给予RGS或奥利司他3周，监测体重、摄食、血清激素、能量消耗、粪便脂质，并检测各组织Gdf15 mRNA及结肠GDF15蛋白定位。

RGS（而非奥利司他）显著减缓体重增长、减少脂肪沉积，第一周摄食下降最明显；血清GDF15显著升高，而能量消耗与粪便脂质排泄无改变。脑干AP/NTS区域GFRAL免疫荧光增强。结肠是唯一Gdf15转录显著上调的组织，GDF15蛋白定位于EPCAM⁺结肠上皮细胞。

2.肠道微生物群介导 RGS 诱导的 DIO 小鼠体重减轻、食欲抑制和 GDF15 升高。

使用抗生素混合物（ABX）清除菌群后，给予RGS干预，并将RGS处理组或HFD对照组的粪菌移植（FMT）给ABX预处理的DIO受体小鼠，监测体重、摄食、GDF15、代谢指标及组织病理。

ABX清除菌群后，RGS的减重、抑食、GDF15升高、脂肪减少、糖脂改善效应全部丧失。FMT实验中，接受RGS供体菌群的受体小鼠重现了直接RGS给药的所有表型（体重↓、摄食↓、GDF15↑、脂肪↓、糖耐量↑）。证明菌群既是必要介质，又是充分传递者。

3.清除A. muciniphila消除RGS诱导的体重减轻、食欲抑制和GDF15上调。

16S rRNA测序+宏基因组分析RGS干预后的菌群变化；使用苄达明（benzydamine）特异性清除A. muciniphila，同时体外验证其不影响其他共生菌，再评估RGS表型是否被逆转。

RGS使Akkermansia属丰度飙升，宏基因组确认仅A. muciniphila种显著升高（达~40%相对丰度）。苄达明有效清除A. muciniphila（近零水平）且不影响双歧杆菌/乳杆菌。清除后，RGS的减重、抑食、GDF15升高、脂肪缩小、肝脏脂滴减少、糖耐量与胰岛素敏感性改善均被显著逆转。确立A. muciniphila为核心功能菌。

4.RGS通过A. muciniphila来源的Amuc_1631及PERK-eIF2α-ATF4-CHOP轴激活升高GDF15。

直接使用RGS处理HCT-116细胞和结肠类器官无效，提示需细菌介质。粪便宏蛋白组学筛选A. muciniphila来源的差异分泌蛋白，重组表达Top10候选蛋白，体外筛选促GDF15活性。口服重组Amuc_1631验证体内效应同时检测结肠组织PERK/ATF6/IRE1三条内质网应激通路及凋亡/炎症指标。

蛋白组学鉴定90种A. muciniphila蛋白，14种仅RGS组特有；体外筛选仅Amuc_1631显著促HCT-116及类器官分泌GDF15。口服重组Amuc_1631（500 μg/kg）剂量依赖性地减重、抑食、升GDF15、改善代谢。机制上，RGS与Amuc_1631仅激活PERK-eIF2α-ATF4-CHOP通路，且未升高cleaved caspase-3、Bax/Bcl-2及炎性因子，表明为“非毒性适应性内质网应激”。

5.RGS通过GDF15-GFRAL信号轴抑制DIO小鼠食欲并降低体重。

将RGS分别给予野生型（WT）与Gfral基因敲除（Gfral⁻/⁻）DIO小鼠，比较体重、摄食、代谢指标及脑干GFRAL免疫荧光强度。

Gfral⁻/⁻小鼠中，RGS的抑食和减重效应被显著削弱（但仍保留部分残余效应），葡萄糖耐量与胰岛素敏感性改善也部分减弱。血清GDF15在两组中均同等升高，说明RGS上游不受影响。证实RGS通过GDF15-GFRAL轴发挥主要（但非全部）效应。

6.RGS/50抑制DIO小鼠食物摄入并富集A. muciniphila。

将RGS梯度洗脱为RGS/30、RGS/50、RGS/70、RGS/95四个馏分，分别灌胃DIO小鼠；同时体外测试各馏分对A. muciniphila增殖及Amuc_1631分泌的促进作用。

仅RGS/50显著减轻体重、抑制食欲、升高GDF15、减少脂肪与肝脏脂质，并改善糖耐量，效果与母体RGS相当。LC/MS显示RGS/50富含人参皂苷Re、Rg1、Rf、Rg2、Rd等。体外仅RGS/50促进A. muciniphila增殖，并剂量依赖性地增加其培养上清中Amuc_1631浓度。确定RGS/50为“菌群调节-GDF15诱导”的黄金活性部位。

【结论与讨论】

本研究表明，短期RGS治疗可富集肠道菌群中的A. muciniphila，其来源蛋白Amuc_1631促进结肠GDF15分泌，激活脑干GDF15-GFRAL轴，从而抑制DIO小鼠食欲并降低体重。机制上，RGS通过激活PERK-eIF2α-ATF4-CHOP通路驱动结肠Gdf15转录。

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