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肥胖已成为全球性公共卫生挑战,其伴随的脂肪组织胰岛素抵抗(Adipose-IR)是2型糖尿病、非酒精性脂肪性肝病及心血管疾病的共同病理基础。临床常用的降糖减重药物虽有一定疗效,但长期使用的毒副作用和经济负担限制了其广泛应用,寻找安全有效的天然膳食干预策略迫在眉睫。
茯苓作为药食同源的传统中药,其活性成分茯苓多糖(PCP)具有调脂、抗炎、改善胰岛素抵抗等多重药理活性,但能否通过肠道菌群介导缓解肥胖相关Adipose-IR尚不明确。
安徽中医药大学团队发表于《Food Research International》的一项研究,首次系统揭示了PCP通过重塑肠道菌群、促进短链脂肪酸(SCFAs)产生、激活FGF21-PI3K/AKT信号通路改善Adipose-IR的完整机制,并借助粪菌移植实验证实肠道微生态是其起效的核心介质,为茯苓的现代化应用和中医"健脾利湿"理论提供了科学依据。

图1 论文首图
PCP改善高脂饮食小鼠的异常体重增加、脂肪堆积和葡萄糖稳态
研究采用60%高脂饮食诱导C57BL/6J小鼠12周建立肥胖模型,PCP以50 mg/kg剂量灌胃干预8周后,小鼠终体重较模型组显著下降,体重增长明显减缓,附睾脂肪质量显著降低。组织学分析显示,PCP干预后脂肪细胞体积显著缩小,肥大状态明显改善,提示PCP能有效抑制脂质沉积、促进脂肪分解,从形态学层面为改善胰岛素抵抗奠定基础。
胰岛素抵抗的核心特征是葡萄糖稳态失衡。口服葡萄糖耐量试验显示,PCP显著降低各时间点血糖值及曲线下面积,改善葡萄糖耐受能力。同时,PCP显著降低空腹血糖和空腹胰岛素水平,HOMA-IR指数明显下降,表明全身胰岛素敏感性显著提升。这些结果证实PCP能有效矫正肥胖相关的糖代谢紊乱,恢复机体对胰岛素的正常应答。

图2 PCP改善高脂饮食小鼠的异常体重增加和脂肪堆积
PCP改善高脂饮食小鼠的高脂血症
血脂异常是胰岛素抵抗的重要伴随表现。PCP干预后,血清总胆固醇、甘油三酯和低密度脂蛋白胆固醇水平显著回落,脂代谢紊乱得到有效纠正。此外,PCP显著降低促炎脂肪因子瘦素水平,升高保护性脂肪因子脂联素,使瘦素/脂联素比值恢复正常,这一比值是评估胰岛素敏感性的可靠指标,进一步佐证PCP对Adipose-IR的改善作用。

图3 PCP改善高脂饮食小鼠的高脂血症
PCP改善附睾脂肪组织的病理变化和炎症反应
肥胖脂肪组织犹如“内分泌炸弹”,M1型巨噬细胞浸润及促炎因子TNF-α、IL-6、IL-1β高表达是IR的“点火器”。研究通过免疫组化及qPCR发现,PCP使附睾脂肪中上述因子mRNA水平下降40%–60%,巨噬细胞标志物F4/80阳性面积减少一半,M2型抗炎标志Arg-1升高,实现“抑M1、促M2”的极化逆转。脂肪组织纤维化亦是IR的重要病理,Masson染色显示PCP显著减少胶原沉积,提示其阻断“炎症—纤维化—功能衰竭”恶性循环。中医“脾为生痰之源”,茯苓健脾以绝痰源,现代解读即通过抑制慢性炎症,恢复脂肪组织“清气升、浊气降”的代谢秩序。

图4 PCP改善附睾脂肪组织的病理变化和炎症反应
PCP缓解肠道屏障功能障碍和代谢性内毒素血症
“肠漏”学说是肥胖低度炎症的始动环节。高脂饮食导致结肠黏膜变薄、杯状细胞减少,紧密连接蛋白ZO-1、Claudin-1表达下降,血浆LPS结合蛋白(LBP)升高2.1倍。PCP干预后,结肠绒毛高度恢复,ZO-1、Claudin-1蛋白水平分别上调55%和48%,血清LPS降低42%,肝脏CD14、TLR4表达同步下调,NF-κB p65核转位被抑制。由此,PCP像“中药创可贴”一样修复机械屏障,同时阻断LPS-TLR4-NF-κB炎症信号,降低代谢性内毒素血症,为全身胰岛素增敏扫清“炎症路障”。

图5 PCP缓解肠道屏障功能障碍和代谢性内毒素血症
PCP改善高脂饮食小鼠的肠道菌群组成
16S rRNA测序表明,PCP显著提高菌群α多样性(Shannon、Chao1指数),β多样性PCoA图显示其将HFD菌群“拉回”至接近正常组。在门水平,厚壁菌门/拟杆菌门比值由4.3降至2.1,纠正了肥胖相关“F/B失衡”;在属水平,乳杆菌、Allobaculum、Phascolarctobacterium等产短链脂肪酸(SCFAs)菌相对丰度分别增加2.8、3.5和2.2倍,而机会致病菌Ruminococcus gnavus等显著受抑。LEfSe分析揭示,PCP富集的Phascolarctobacterium可作为“生物标志菌”,其丰度与体重、LDL-C、IL-6呈负相关。茯苓“健脾”现代转译即为重塑微生态,使“好菌”当家、“坏菌”退散,恢复肠道“清微环境”。

图6 PCP改善高脂饮食小鼠的肠道菌群组成
PCP改善高脂饮食小鼠短链脂肪酸减少的情况
SCFAs是菌群与宿主对话的“分子普通话”。GC-MS检测显示,PCP使结肠内容物乙酸、丙酸、丁酸浓度分别提升1.9、2.1和2.4倍,总SCFAs恢复至正常水平90%以上。乙酸通过中枢AMPK通路抑制食欲,丙酸激活肠道GPR43/41调节糖异生,丁酸更是结肠上皮首选能量底物,可诱导FGF21、增强脂肪酸氧化。PCP本身不被上消化道吸收,直达结肠被“好菌”发酵,正体现“药食同源”中“以膳调菌、以菌产酸、以酸治肥”的递进逻辑。

图7 PCP改善高脂饮食小鼠短链脂肪酸减少的情况
PCP对高脂饮食小鼠FGF21-PI3K/AKT信号通路的影响
FGF21被誉为“代谢激素之王”,可跨器官协调糖脂代谢。实验发现,PCP组血清FGF21升高1.6倍,脂肪组织FGF21、PI3K、p-AKT、GLUT4蛋白表达同步上调;免疫荧光证实GLUT4由胞浆转位至胞膜,提示葡萄糖“通道”被打开。当使用FGF21中和抗体后,PCP的降糖、降TG效应削弱40%以上,表明FGF21是必要介导因子。简言之,PCP通过“菌群—SCFAs—FGF21—PI3K/AKT—GLUT4”级联,实现“开源(促进葡萄糖摄取)”与“节流(抑制肝脏糖输出)”并举,恰如中医“健脾升清、疏泄降浊”的双向调节。

图8 PCP对高脂饮食小鼠FGF21-PI3K/AKT信号通路的影响
粪菌移植改善脂质代谢紊乱
FMT-PCP组小鼠血清TC、TG、LDL-C分别下降20%、25%和28%,肝脏脂肪变性评分(NAS)减少2分,附睾脂肪细胞面积缩小32%。肝脏RNA-seq提示,与脂肪酸合成相关的SREBP-1c、ACC、FAS表达下调,而与β-氧化相关的CPT-1a、PGC-1α上调,显示“减合成、增消耗”的协同效应。可见菌群移植不仅复刻了PCP的降脂表型,更在转录组层面重塑肝脏“燃脂程序”,为“脾主运化”赋予“菌—基因—酶”现代内涵。

图9 粪菌移植改善脂质代谢紊乱
粪菌移植改善附睾脂肪组织异常、肠道屏障功能障碍和炎症反应
组织学层面,FMT-PCP显著增加脂肪组织小叶内微血管密度,减少巨噬细胞皇冠样结构;结肠ZO-1、Claudin-1蛋白表达恢复,血清LPS降至接近正常,全身IL-6、TNF-α同步下降。研究进一步发现,FMT-PCP上调结肠miR-223-3p,抑制NLRP3炎症小体组装,从而截断“肠漏—炎症—IR”链条。中医“脾旺则四季不受邪”,微生态视角即“菌和则屏障固、炎症消、代谢稳”,FMT结果让这一古老命题在实验动物上得到闭环验证。

图10 粪菌移植改善附睾脂肪组织异常、肠道屏障功能障碍和炎症反应
粪菌移植提高短链脂肪酸水平并调节FGF21-PI3K/AKT信号通路
最后,FMT-PCP组结肠乙酸、丁酸水平分别提升1.7和2.0倍,与供体组高度一致;血清FGF21升高1.5倍,脂肪组织PI3K、p-AKT、GLUT4蛋白表达显著上调。相关性分析显示,丁酸浓度与FGF21水平呈r=0.82强正相关,与HOMA-IR呈r=-0.79负相关,提示“丁酸—FGF21—IR改善”存在显著因果链。用丁酸饲喂无菌小鼠,同样可升高FGF21并改善糖耐量,进一步锁定丁酸为关键效应分子。由此,PCP→富集产丁酸菌→丁酸↑→FGF21/PI3K/AKT→GLUT4膜转位→葡萄糖摄取增加,这条完整证据链让“中药多糖—菌群—代谢物—信号轴”的叙事逻辑首次在肥胖Adipose-IR模型中实现“端到端”实证。

图11 粪菌移植提高短链脂肪酸水平并调节FGF21-PI3K/AKT信号通路
小结
该研究从整体-器官-组织-分子多层面,系统论证了茯苓多糖改善肥胖相关脂肪组织胰岛素抵抗的"菌群依赖"机制。PCP作为天然多糖,不被上消化道吸收而直达结肠,选择性富集产SCFAs功能菌,通过丁酸等代谢物激活FGF21-PI3K/AKT-GLUT4信号轴,同步实现降糖、降脂、抗炎、增敏;粪菌移植实验则锁定肠道菌群为效应传递的充分必要条件。这一发现为中医"健脾利湿"理论提供了微生态学诠释,也为茯苓开发成功能性食品或益生元补充剂奠定了科学基础。临床实践中,可考虑将PCP纳入代谢综合征、糖尿病前期及肥胖患者的膳食干预方案,或与其他中药配伍增强疗效。
参考文献:
Liu W, Yu L, Chen Q, Zhang C, Wang L, Yu N, Peng D, Ou J, Chen W, Zhang Y, Wang Y. Poria cocos polysaccharides alleviate obesity-related adipose tissue insulin resistance via gut microbiota-derived short-chain fatty acids activation of FGF21/PI3K/AKT signaling. Food Res Int. 2025 Sep;215:116671. doi: 10.1016/j.foodres.2025.116671. Epub 2025 May 20. PMID: 40484558.