Carbohydrate Polymers:揭示枸杞多糖可调控肠道微生物和肠道屏障发挥降血糖作用功效

近日，南京农业大学食品科技学院曾晓雄教授课题组与国家枸杞工程技术研究中心曹有龙研究员团队合作在Carbohydrate Polymers发表了题为“The polysaccharides from the fruits of Lycium barbarum L. confer anti-diabetic effect by regulating gut microbiota and intestinal barrier”的研究论文。该研究采用粪菌移植和伪无菌小鼠技术，并结合体外肠道单层细胞和巨噬细胞共培养模型，阐明了枸杞多糖重塑肠道菌群紊乱和改善肠上皮屏障功能的潜在降血糖作用机制。同时，该研究也是该课题组近年来围绕枸杞多糖与肠道微生物相互作用及其健康效应研究在International Journal of Biological Macromolecules （2019）、Food & Function （2019）和Food Research International （2021）等刊物上发表相关成果后的又一重要进展。

 

枸杞多糖是枸杞中主要的活性成分，具有显著的降血糖功效，但其潜在作用方式和机制尚不明确。课题组前期从体内和体外证实了枸杞多糖不被上消化道消化和吸收，能以完整的形式进入大肠，并调节肠道微生物的组成与功能谱。因此，推测肠道微生物可能是枸杞多糖发挥众多健康功效的重要靶点。此次研究结果表明，枸杞多糖干预能致使高脂饮食联合链脲佐菌素诱导糖尿病小鼠的血糖降低13.51%，并显著改善血浆中糖化血红蛋白水平和胰岛b细胞的形态和功能。将枸杞多糖干预供体小鼠的肠道微生物移植入糖尿病受体小鼠后，受体小鼠的血糖降低16.34%；而通过复合抗生素模拟无菌小鼠后，枸杞多糖对伪无菌小鼠血糖的改善作用被消除，表明枸杞多糖的降血糖作用依赖于肠道微生物的存在。通过高通量测序分析也进一步证明，枸杞多糖干预能显著影响糖尿病小鼠肠道微生物组成，特别是使分类学单元OTU_5（Allobaculum属）的相对丰度增加了3.3 倍。同样，粪菌移植后的受体小鼠中该分类学单元相对丰度也变为对照粪菌移植组的2倍。

 

通过组织形态学观察和相关生化指标测定发现，枸杞多糖不仅可以调节肠道菌群的组成，而且对肠道屏障功能具有保护作用。Allobaculum属在生理上能利用碳水化合物生成丁酸。与此一致，枸杞多糖干预小鼠盲肠内容物和排泄的粪样中正丁酸的含量显著增加。而通过体外Caco-2细胞单层膜和RAW264.7巨噬细胞共培养模型探究发现，枸杞多糖和正丁酸均可上调紧密连接蛋白ZO-1的表达，缓解脂多糖LPS诱导的肠道通透性增加。因此，本研究从调控肠道微生物和肠道屏障角度表明了枸杞多糖降血糖作用的潜在机制，为枸杞多糖作为一种潜在肠道微生态制剂的开发提供了科学理论依据。

 

该论文第一作者为食品科技学院2019级博士生周望庭，通讯作者为食品科技学院曾晓雄教授和国家枸杞工程中心曹有龙研究员，南京农业大学为第一署名单位。研究工作得到宁夏回族自治区重点科研开发项目、国家自然科学基金和江苏高校优势学科建设工程项目的资助。