文献分享 | J Agr Food Chem肥胖与胆汁酸

肥胖已成为全球性的重大健康问题，是基因、环境和生活方式等多因素共同作用的结果。在引发肥胖发病的众多因素中，过度摄入高能量食物是导致大多数肥胖发生的重要原因之一。利用高脂饮食长期干预诱导的肥胖动物模型是研究人类肥胖发生发展规律或减肥药物干预的较理想的实验动物模型，多项研究表明，长期高脂饮食干预Wistar或SD（Sprague-Dawley）大鼠可以复制出与人类肥胖发生发展过程十分相似的肥胖表型。

Hong Lin, Yanpeng An, Huiru Tang, and Yulan Wang. Alterations of Bile Acids and Gut Microbiota in Obesity Induced by High Fat Diet in Rat Model[J]. J Agric .Food Chem. 2019, 67(13): 3624-3632.（链接）

摘要：

为了阐明肥胖发展过程胆汁酸的作用及其与肠道微生物的交互作用，研究者（博莱克技术人员参与）采用高脂饮食（HFD）在SD大鼠模型中诱导肥胖，收集了粪便、血浆、肝组织和肠道组织，采用UPLC-MS来定量检测其中的胆汁酸组成和浓度，发现无论何种饮食方式，牛磺酸结合的胆汁酸是肝脏中的优势种，而非结合的胆汁酸是血浆中的优势种。HFD引起总胆汁酸池的轻微增加，HFD组的血浆和肝脏组织中，DCA和TDCA显著性增加，这与肠道组织和粪样中DCA的增加相一致，这些变化与Blautia，Coprococcus，Intestinimonas，Lactococcus，Roseburia和Ruminococcus属的丰度增加有关。本项研究揭示了肥胖发展过程中胆汁酸流及其与肠道微生物群的交互作用对健康的不利影响。

实验动物与样品收集：

24只6周龄的SD大鼠，随机分为对照组和实验组，对照组给予正常饮食而实验组而实验组给予81天的高脂饮食。收集第7、28、56和81天的粪样以及大鼠牺牲后的肝脏、空肠、回肠、盲肠、结肠组织和血浆样品。
 

检测分析：

使用28种胆汁酸标准品和6种氘代内标，在Agilent 1290UPLC-6460 QqQ设备上进行方法开发和优化，并进行方法学验证（线性、LOQ、稳定性和回收率），证实检测方法高效可靠。使用该方法对肝脏组织和粪样进行胆汁酸定量检测分析。

检测结果：
  

 Figure 1. Bile acid compositions in (A) liver and (B) serum from rats fed with normal diet for 81 days. (C) Concentrations of TUDCA and TDCA in liver from both control (n = 12) and HFD (n = 12) groups. (D) Concentrations of DCA and iso-DCA in plasma from both control and HFD groups. Data are collected with UPLC-MS/MS method and shown as mean ± SEM in histograms (C) and (D). Asterisk (*) represents p-value <0.05; p-values were from the Student’s t test or Kruskal−Wallis test.

 
   
  Figure 6. Biotransformation of bile acids in rodent. Four squares, respectively, indicate the level of specific bile acid in fecal samples at days 7, 28, 56, and 81, while the circle indicates the level of hepatic bile acids. Data are collected with UPLC-MS/MS method. Red denotes a significant increase in the HFD group (n = 12) compared with the control group (n = 12), while blue shows the decrease, black indicates no change, and white means none detected.

分析及小结：

有研究表明HFD诱导的肥胖及遗传性肥胖都伴随着宿主肠道微生物和能量获取能力的变化，之前普遍认为短链脂肪酸（SCFAs）作为微生物的专有代谢产物，在宿主-肠道微生物共代谢的过程中起了重要作用，而胆汁酸常常在共代谢研究中被忽视，仅有少量文献关注血浆胆汁酸与BMI的相关性、CDCA/DCA与能量代谢过程中酶活性的相关性。

本研究发现了高脂饮食会使胆汁酸肝肠循环中DCA的水平增加、UDCA的水平降低，在肝脏组织和粪样中的变化一致，DCA的产生是通过存在于细菌中的7α-脱氢酶催化产生，粪样胆汁酸与肠道菌群的相关性分析结果也证实了这个观点。除此以外，本研究还发现了HFD组的粪样中结合态胆汁酸水平降低，特别是T-α-MCA，GCA，TUDCA和GCDCA，结合态胆汁酸主要起乳化剂的作用，辅助脂肪的吸收，这些胆汁酸主要是由肠道微生物水解产生的次级胆汁酸。结果显示肠道厌氧类细菌与粪样中结合胆汁酸（TCA和GCA）呈负相关，表明肠道菌群有助于减少HDF组粪样中的结合胆汁酸。

这些发现能促进肥胖发展过程中胆汁酸和肠道微生物群的相互作用的研究，提供了一种新的研究视角。