研究背景随着人们生活水平提高和饮食结构改变,腹型肥胖发病率急剧升高,2005年国际糖尿病联盟(IDF)在代谢综合征定义全球共识中将腹型肥胖列为代谢综合征的首要条件,其与代谢性疾病如糖尿病、痛风、心脑血管疾病等密切相关。因此,开展腹型肥胖发病机制与药物防治研究,具有重要的学术价值与临床现实意义。近年来大量研究新发现,肠道菌群与肥胖密切相关。临床研究发现,肥胖儿童相比瘦小儿童,前者厚壁菌/双歧杆菌的比值明显升高,乳酸菌数量增加;对美国肥胖和消瘦的成人进行初步研究,也发现肥胖比消瘦的成人厚壁菌/双歧杆菌的比值明显升高;也有人对印度消瘦、正常、肥胖和手术治疗的肥胖者的主要的肠道菌群进行比较和定量分析,发现主要细菌的分布没有明显变化,肥胖者类杆菌属的细菌变化明显。大量实验研究发现肠道菌群与饮食诱导的肥胖密切相关。有研究者利用高脂饮食诱导小鼠肥胖模型,通过对模型小鼠肠道菌群进行整体定量评估,发现其肠道菌群发生变化;也有人利用荧光原位杂交探针技术对高脂诱导肥胖小鼠肠道内细菌的比例进行研究,发现乳酸杆菌/肠球菌与体重的增加、能源效率呈负相关,杆菌/普雷沃氏菌与体内脂肪量成正相关;近期国外研究者对高脂和高糖饮食诱导的100多只近交系肥胖小鼠进行详细的全基因组分析,明确了基因与肠道菌群可塑性之间的关系,辨别出了与肥胖相关的肠道微生物系统发育型。前人已经从肠道菌群整体和比例变化角度,对肥胖与肠道菌群的相关性做了探讨;本研究在前人研究基础上,创新性的从大肠杆菌、肠球菌、双歧杆菌和乳酸菌4种主要的宿主菌数量以及肠道菌群的代谢产物角度,对肠道菌群与腹型肥胖的相关性进行初步的探讨。菊苣地下部分的主要成分是低聚果糖,是一种可溶性膳食纤维。国内外研究发现菊苣具有多种生理活性,具有增强免疫力、抗炎能力、降血脂、降血糖及降尿酸的作用,此外还具有保肝脏、主动脉平滑肌细胞等生理功能。本课题组对菊苣进行十几年的研究,也发现菊苣具有降低腹型肥胖大鼠甘油三酯、减少腹部脂肪堆积的作用;并对菊苣的药效机制进行了初步探讨,发现其与GAPDH及心肌LPL活性的升高、肝中FAS、FFA活性降低有直接或间接的关系。菊苣多糖不能被体内的消化酶消化,所以入血的量比较少,主要存留在肠道内被肠道菌群所酵解,主要通过对双歧杆菌和条件致病菌进行干预来调节肠道菌群平衡。Nathalie(2011)等人研究发现寡果糖和菊粉可提高双歧杆菌的数量,同时将大肠杆菌和梭菌这些可能的致病菌的数量维持在较低水平。本研究在前人研究的基础上,以肠道菌群为新的视角,对菊苣防治腹型肥胖可能的药效机制进行了初步的探讨。提出如下假说:①肠道内条件致病菌的增加、益生菌的减少使体内内毒素含量增加,进而通过影响体内脂代谢相关酶的活性而导致脂代谢紊乱及脂肪异位沉积的病理状态。②菊苣多糖可以通过调节肠道菌群介导体内内毒素、短链脂肪酸的含量,引发炎症反应,进而影响体内脂代谢相关的酶的活性来达到防治腹型肥胖的效果。研究目的第一,复制与人类疾病相近的高果糖饮水诱导的腹型肥胖大鼠模型,初步阐明肠道菌群与腹型肥胖的相关性,以期为腹型肥胖的临床诊断提供另一依据。第二,从肠道菌群结构、内毒素、短链脂肪酸、总脂酶不同角度,阐释菊苣干预腹型肥胖的药效特点。第三,以肠道菌群为新的视角,探讨菊苣干预腹型肥胖的药效机制;为中药防治腹型肥胖作用靶点的研究提供新思路。研究方法模型的病理基础研究:运用病因造模法模拟临床饮食结构改变,建立大鼠腹型肥胖疾病模型;采用生化、酶学、病理学、分子生物学等技术手段,观察模型的腹部脂肪沉积发生发展过程及其可能的病理机制。菊苣对腹型肥胖的干预研究:运用多学科技术手段,从整体水平、器官水平及分子水平探讨菊苣对腹型肥胖的影响及可能的作用环节。体内研究以脂代谢关键酶HL、LPL、肠道菌群及其代谢产物为切入点,采用ERIC-PCR指纹图谱、QPCR、气相色谱等方法,全面分析菊苣对模型动物腹脂沉积的影响及可能的作用环节,探讨菊苣干预腹型肥胖的可能的作用机制。研究内容本课题研究分两个方面:文献综述与实验研究。文献综述总结了腹型肥胖的研究进展、肠道菌群与代谢性疾病的研究进展,并回顾了菊苣药理药效的研究进展。实验研究共包括以下两个章节:第一章:腹型肥胖的病理基础研究本章节在以往研究工作的基础上,开展腹型肥胖模型的病理基础研究。采用高果糖饮水诱导腹型肥胖疾病模型,观察动物血脂、腹部脂肪沉积、腹围及肠道蠕动能力等指标变化,明确腹型肥胖的发病特点;并从分子水平阐释肠道菌群介导内毒素调控肝脂酶、脂蛋白脂肪酶在腹部脂肪沉积中的地位和作用。第二章:菊苣对腹型肥胖的干预研究在模型研究的基础上,开展中药菊苣的药理药效研究。观察菊苣提取物对腹型肥胖大鼠的影响;分析菊苣对总脂酶活性、肠道菌群结构以及肠道菌群代谢产物的影响,以肠道菌群微生态环境为新的切入点,初步探讨菊苣提取物对腹型肥胖模型的作用与作用机制。研究结果腹型肥胖的病理基础研究显示:高果糖饮水可使模型大鼠腹部脂肪重量显著性增加,腹围明显增大,并伴随着甘油三酯水平的明显升高等,成功诱导大鼠形成与临床相近的腹型肥胖模型;模型大鼠肝脂酶、脂蛋白脂肪酶的活性升高,表明脂质代谢相关酶活性可能与腹部脂肪沉积有关;模型大鼠肠道菌群失调,条件致病菌大肠杆菌数量增加,说明肠道菌群与腹型肥胖的发生相关,双歧杆菌/肠球菌<10,也许可以作为判断腹型肥胖的标准之一;模型动物内毒素含量升高、短链脂肪酸含量降低,表明肠道菌群代谢产物参与了脂代谢紊乱及腹部脂肪沉积的病理过程。菊苣对腹型肥胖的干预研究显示:中药菊苣提取物可显著改善高果糖饮水诱导的腹型肥胖的病理状态,可显著降低模型动物血清甘油三酯水平,减小腹围,减少脂肪在腹部的异位沉积,具有多靶点、多层次的药理活性;菊苣提取物可明显降低肝脂酶、脂蛋白脂肪酶的活性,其作用机制可能与其调节脂质代谢过程中的相关酶的活性有关;另外,我们发现菊苣提取物可显著改善失调的肠道菌群,可以明显减少条件致病菌的数量,增加益生菌双歧杆菌的数量,可以恢复失调的双歧杆菌/肠球菌的比例,并可以增加短链脂肪酸的含量、减少内毒素的含量,此作用可能与菊苣防治腹型肥胖的药效相关。研究结论1高果糖饮水可复制腹型肥胖动物模型;肠道菌群与腹型肥胖密切相关,肠道菌群可能通过介导内毒素的变化,调控HL、LPL活性,引发腹型肥胖的病理状态。2菊苣提取物可显著降低模型大鼠甘油三酯水平、减少腹部脂肪堆积,调节紊乱的肠道菌群,可降低内毒素含量并可使短链脂肪酸的含量升高;菊苣可能是通过调节肠道菌群,进而提高HL、LPL的活性,达到防治腹型肥胖的作用。创新点1研究首次发现腹型肥胖的发生与双歧杆菌等益生菌的降低、大肠杆菌等致病菌的增多密切相关。2以肠道菌群为新的切入点,初步探讨了菊苣干预腹型肥胖的可能作用环节。为菊苣药效机制的研究提供了新视角。3首次从肠道菌群、内毒素、脂代谢相关酶不同的层面,来阐释菊苣提取物干预腹型肥胖的药效特点。