科研丨Microbiome(IF:15.5): 低聚果糖通过改变小肠微生物群改善小肠脂质感应机制

编译：微科盟如风，编辑：微科盟居居、江舜尧。

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导读

小肠上段膳食脂质激活调节能量稳态的肠-脑轴。益生元低聚果糖(OFS)在代谢失调期间改善体重和肥胖，但确切的机制尚不清楚。本研究探讨了OFS治疗后小肠微生物群的改变是否能改善高脂(HF)喂养大鼠的小肠脂质感应，从而调节食物摄入量。结果表明，在喂食HF饮食4周的大鼠中，补充OFS在2天内减少了食物摄入量和进食量，并在6周后降低体重和脂肪含量。急性(3天)OFS治疗恢复了HF喂养期间小肠脂质诱导的饱腹感，并与小肠脂质输注后小肠CD36表达、门静脉GLP-1水平和后脑神经元激活增加有关。将急性OFS治疗供体的小肠微生物群移植到HF喂养的大鼠中也恢复了脂质感应机制，从而降低食物摄入量。16S rRNA基因测序显示，长期和短期OFS都改变了小肠微生物群，增加了双歧杆菌(Bifidobacterium)的相对丰度。向HF喂养的大鼠小肠给药假长双歧杆菌(Bifidobacterium pseudolongum)可改善小肠脂质感应，从而降低了食物摄入。综上所述，补充OFS可以快速调节小肠微生物群，从而介导小肠脂质感应机制的改善，控制食物摄入以改善能量稳态。

论文ID

原名：Oligofructose improves small intestinal lipid-sensing mechanisms via alterations to the small intestinal microbiota

译名：低聚果糖通过改变小肠微生物群改善小肠脂质感应机制

期刊：Microbiome

IF：15.5

发表时间：2023.8

通讯作者：Frank A. Duca

通讯作者单位：美国亚利桑那大学

DOI号：10.1186/s40168-023-01590-2

实验设计

结果

1低聚果糖治疗可减少HF饮食大鼠的食物摄入量、体重变化和肥胖

与HF大鼠相比，HF-OFS大鼠在6周的治疗期间体重增加显著减少(图1a)，尽管整体体重没有显著差异(补充图1a)。在HF-OFS大鼠中观察到的体重增加减少可能是由于脂肪量减少所致，因为与HF大鼠相比，这些大鼠在治疗6周后肥胖率显著降低(图1b)。与HF组相比，HF-OFS大鼠在第1周和第6周的肥胖百分比变化也显著降低(补充图1b)。与脂肪和体重的早期变化一致，补充OFS会降低累积能量摄入量，从治疗后32小时开始，这种情况会持续一周，能量消耗没有变化(图1c-d；补充图1c-e)。与HF大鼠相比，HF-OFS大鼠从第二个黑暗周期开始，在黑暗周期的总食物摄入量显著减少，而在任何一个光照周期中都没有差异(图1f)。这与暗周期中进食量的减少相对应，但1周后，HF-OFS大鼠的进餐次数没有差异(图1g-h；补充图1f-g)，这表明OFS治疗可迅速诱导饱食，而不是饱腹感。与HF大鼠相比，除了食物摄入量减少外，急性OFS处理还降低了呼吸交换比(RER)，这表明与HF大鼠相比，这些大鼠的脂肪代谢增加(图1e；补充图1h-i)。尽管脂肪含量和体重增加在6周时有所减少(图1b；补充图1a)，但在OFS治疗6周结束时，各组之间的食物摄入量和代谢没有差异(补充图2a-e)。

图1OFS治疗可减少HF喂养大鼠的食物摄入量、体重变化和脂肪含量。大鼠接受HF-饮食4周，然后将一部分大鼠转为HF-OFS饮食6周。

a，喂食HF(圆圈)或HF-OFS(方块)饮食的大鼠10周体重变化百分比。b，改用HF-OFS饮食或维持HF饮食后1周和6周的肥胖情况，在开始OFS治疗之前肥胖情况未见差异(数据未显示)。转换为HF-OFS饮食(方块)或维持HF饮食(圆圈)后前3天的累积食物摄入量(c)、平均能量消耗(d)和RER(e)。转换为HF-OFS饮食(方块)或维持HF饮食(圆圈)后的前3天内，光照、黑暗和24小时期间的累积食物摄入量(f)、进餐次数(h)。所有图中的数据均为平均值+SEM(每组n=8)；与HF-OFS相比，* p  < 0.05，** p  < 0.01，*** p < 0.001 vs. HF-OFS；# p  < 0.05，## p < 0.01，### p < 0.001 vs. Day。

2长期低聚果糖治疗会改变HF喂养啮齿动物的小肠肠道微生物群

为了确定OFS是否会改变HF大鼠体内的SI微生物群，作者对HF喂养的大鼠进行OFS治疗6周后，对其十二指肠、空肠、回肠和盲肠的管腔内容物进行了16S rRNA基因测序(图2；补充图3-5 )。与未接受治疗的HF大鼠相比，HF-OFS大鼠在小肠和盲肠的每个部分都表现出独特的微生物群特征，每个部位的β多样性(Weighted Unifrac)以及空肠和盲肠的α多样性(Faith's PD)存在显著差异(图2a, c, e；补充图4a和5a-b)。在门水平上，HF-OFS大鼠小肠各段拟杆菌门增加，回肠和盲肠中的放线菌门增加，空肠和回肠中的Spirochetes和变形菌门减少(补充图4b-d和5c)。ANCOM-BC分析还揭示了小肠和盲肠各个部位的几个属和科的显著变化。具体而言，与HF组相比，OFS治疗增加了小肠和盲肠各节段细菌属Allobaculum、Blautia、Bifidobacteria、Sutterella和Turcibacter以及细菌科S24-7和Clostridiaceae的流行率(图2b、d、f；补充图4e-g和5d-e)。此外，还观察到与HF相比，HF-OFS小肠所有部位的Corynebacterium、Lactococcus、Rothia、Morganella、Staphylococcus和Peptostreptococcaceae科有所减少(图2b, d, f)。

图2长期OFS治疗有益于改变HF饮食大鼠的小肠微生物群。对从HF饮食4周的大鼠收集的SI微生物群进行分析，然后在其中一部分大鼠的饮用水中添加OFS，持续6周。

HF(红色)和HF-OFS(蓝色)大鼠(a)十二指肠、(c)空肠和(e)回肠微生物谱的加权UniFrac距离的主坐标分析(PCoA)。坐标轴表示由绘制的主坐标解释的变异百分比。发散条形图显示，与HF大鼠相比，HF-OFS大鼠(b)十二指肠、(d)空肠和(f)回肠中细菌属的对数倍数变化。为了研究肠道微生物群的这些变化对大鼠表型的影响程度，我们对体重和脂肪含量与供体大鼠小肠和盲肠各段中被ANCOM-BC鉴定为差异丰富且对数变化大于4或小于-4的特征进行了相关性分析。结果发现，在显著性阈值(alpha)为0.05时，许多受测特征与体重和脂肪率都有显著相关性，包括经多重比较校正(q值)后的相关性，这证实了ANCOM-BC的结果。十二指肠中，Allobaculum和Blautia属与S24-7科的相对频率与脂肪和体重呈负相关，而Staphylococcus的相对频率与脂肪和体重呈正相关(补充图6a-e)。在空肠中，Allobaculum、Blautia和Bifidobacterium以及S24-7和Clostridiaceae科与脂肪和体重呈负相关(补充图7 a-e)。此外，Peptostreptococcaceae的相对频率与体重呈正相关(补充图7f)。在回肠中，Allobaculum、Bifidobacterium、Blautia和S24-7科的相对频率与体重和脂肪含量呈负相关，Clostridiaceae和Peptostreptococcaceae与体重和脂肪含量呈正相关(补充图8a -g)。在盲肠中，Allobaculum、Bifidobacterium、Sutterella、Clostridium和Blautia的相对频率均与体重或脂肪含量呈负相关(补充图9 a-e)。

为了确定OFS治疗后SI微生物群的这些变化是否有助于减少脂肪，给无菌小鼠接种了6周HF-或HF-OFS大鼠的SI内容物。与接种HF大鼠微生物群的小鼠相比，接种HF-OFS大鼠SI微生物群的小鼠在接种后3周体重增加较少，附睾脂肪也较少(图3a-c)。此外，对这些无菌小鼠SI微生物群的分析证实，与供体大鼠相似，OFS受体的Allobaculum丰度增加(补充图10a)。OFS受体和HF受体之间也存在显著的加权Unifrac距离和Faith系统发育多样性(图3d；补充图10b)。这些数据表明，OFS治疗导致小肠微生物群发生变化，以前已知在远端肠道增加的几种有益细菌的相对丰度也会增加，并且小肠微生物群的这些变化可能是OFS治疗后脂肪减少的一个原因。

图3与HF大鼠相比，给无菌小鼠接种HF-OFS大鼠的肠道微生物群可减少体重增加和脂肪量。在饮水中添加或不添加OFS 6周后，用HF喂养大鼠的SI内容物接种GF小鼠。

a，实验时间表。b，在维持HF饮食的GF小鼠中，进行HF-OFS(GF-HF-OFS，三角形，n = 9)或单独HF(GF-HF，空心方块，n = 8)微生物群移植后体重变化百分比。c，HF(GF-HF，白条，n = 8)或HF-OFS(GF-HF-OFS，蓝条，n=9)处理大鼠微生物群移植后3周的附睾脂肪含量。d，接种HF( n = 7)或HF-OFS( n = 9)处理大鼠的SI微生物群后3周，GF小鼠小肠微生物群加权UniFrac距离的主坐标分析(PCoA)。所有图中的数据均表示为平均值+SEM；* p  < 0.05，** p  < 0.01。

3短期低聚果糖治疗可恢复肠-脑信号，改善营养诱导的饱腹感，而HF喂养可消除这种饱腹感

高脂肪喂养会损害通过肠-脑轴控制食物摄入的SI营养感应机制。与之前的研究类似，与生理盐水对照组的大鼠相比，输注Ensure或Intralipid对食物摄入的抑制显著降低，这表明HF喂养期间营养诱导的饱腹感受损。然而，在饮用水中补充OFS仅三天后，就观察到这种营养诱导的饱腹感在输注Ensure或Intralipid的SI后完全恢复(图4a-c；补充图11a-b)。这与我们的代谢笼数据一致，表明OFS处理2-3天后观察到膳食量减少(图1g)。我们最初检查了Ensure的效果，因为它是一种完整的流食，并且可以补充我们的数据，表明OFS会减少食物摄入量，特别是进食量。然而，鉴于HF喂养会损害脂质诱导的饱腹感，迷走神经肠-脑信号传导先前已被证明可以介导SI脂质的抑制作用，并且HF喂养后迷走神经信号减弱，因此我们检查了15分钟SI输注生理盐水或Intralipid后的后脑激活情况。与食物摄入数据相辅相成的是，HF大鼠在输注SI Intralipid后，迷走神经传入终止的NTS中的c-Fos活化程度低于Chow大鼠。然而，补充3天的OFS后，NTS中的c-Fos完全恢复，这可能表明OFS治疗恢复了脂质诱导的迷走神经传入信号，从而减少了食物摄入(图4d-e)。鉴于之前OFS治疗和GLP-1信号传导之间的联系，以及迷走神经传入的GLP-1R激活会降低食物摄入量，我们在生理盐水或脂质输注15分钟后测量了门静脉GLP-1浓度。与输注生理盐水相比，输注脂质显著增加了Chow大鼠和HF-OFS大鼠的门静脉GLP-1浓度，但HF大鼠的门静脉GLP-1浓度没有增加，并且脂质输注后HF-OFS大鼠的GLP-1水平显著高于HF大鼠(图4f)。重要的是，这些大鼠在禁食或测试期间并未暴露于OFS，因此GLP-1的分泌完全是由于诱导GLP-1分泌的脂质感应机制的变化，而不是直接由OFS导致。脂质诱导的肠肽从EECs中分泌通过CD36、GPR40以及可能的GPR120介导。与此相一致，HF大鼠空肠中CD36的蛋白表达与Chow相比有所下降，而HF-OFS则恢复了CD36的水平(图5a；补充图12a)。本研究发现空肠中GPR40或GPR120蛋白表达没有差异(图5a-b；补充图12a-b)。

图4OFS恢复了SI脂质感应机制，控制HF喂养大鼠的食物摄入量。对采用Chow或HF饮食(在饮用水中添加或不添加OFS)的大鼠进行营养诱导饱腹感测试和终末灌注研究。

a，实验时间表；b和c，在OFS治疗前后，SI输注Ensure(b)或Intralipid (IL)(c)后相对于基线盐水输注的食物摄入抑制百分比。与输注生理盐水后的c-Fos表达相比，15分钟SI输注Intralipid后1小时，Chow、HF和HF-OFS大鼠NTS中c-Fos表达的免疫组织化学(d)和百分比变化(e)。f，15分钟SI输注生理盐水(黑色圆圈)或Intralipid(白色圆圈)后1小时，Chow、HF和HF-OFS中的门静脉GLP-1水平。所有图表中的数据均代表平均值+ SEM( 每组n= 4-6)； 相对于HF，* p  < 0.05，** p  < 0.01, *** p < 0.001；与组内生理盐水相比，## p < 0.01，### p  < 0.001。

图5OFS恢复空肠营养感应蛋白。在饮用水中添加或不添加6周OFS的情况下，Chow或HF喂养大鼠的空肠粘膜刮片。

a CD36、b GPR40和c GPR120在Chow、HF和HF-OFS大鼠空肠中的相对蛋白表达。所有图表中的数据均代表平均值+ SEM(每组n= 4-6)；与HF相比，* p  < 0.05，** p  < 0.01，*** p  < 0.001。

4补充OFS后上小肠微生物群的改变推动了控制HF饮食大鼠食物摄入的脂质感应机制的改善

鉴于本研究目前的结果，OFS治疗会改变SI微生物群，我们接下来试图确定OFS治疗后脂质诱导的饱腹感的改善是否是由于SI微生物群的改变。为此，我们在测试SI脂质输注的抑制效果的前一天进行了SI微生物群移植(图6a)。将HF-OFS大鼠的SI微生物群移植到HF大鼠体内可恢复SI Intralipid输注降低食物摄入的能力。相反，将HF喂养大鼠的SI微生物群移植到HF-OFS大鼠可消除SI脂质输注的抑制作用(图6b；补充图11c)。NTS c-Fos表达和门静脉GLP-1水平的升高和降低分别与这种营养诱导的饱腹感的恢复和减弱相平行(图6c-e)。此外，与接受HF微生物群的大鼠相比，我们观察到接受HF-OFS大鼠SI微生物群的大鼠小肠上段(USI)和小肠下段(LSI)CD36蛋白表达增加(图6f-g;补充图13a-b)。这些结果表明，SI肠道微生物群可增强肠道脂质感应机制，以改善营养诱导的控制食物摄入的肠-脑信号机制，并且OFS通过改变SI微生物群恢复SI脂质降低食物摄入的能力。

图6OFS治疗后SI微生物群的改变介导了脂质诱导的饱腹感的改善。对采用HF饮食(饮用水中添加或不添加OFS)的大鼠进行营养诱导饱腹感测试和终末灌注研究，并接受来自HF或HF-OFS大鼠的SI微生物群移植。

a，实验时间表；b，从HF-OFS大鼠到HF大鼠以及从HF大鼠到HF-OFS大鼠的SI微生物群移植之前和之后，SI输注Intralipid后相对于基线SI生理盐水输注的食物摄入抑制百分比。微生物群移植后15分钟SI输注Intralipid后NTS中c-Fos表达的免疫组化(c)和定量(d)。e，15分钟SI输注Intralipid后的门静脉GLP-1水平。微生物群从HF-OFS大鼠移植到HF大鼠和从HF大鼠移植到HF-OFS大鼠后，USI (f)和LSI (g)中CD36蛋白的表达。所有图表中的数据均代表平均值+SEM(每组n=6-7)；*p< 0.05，** p  < 0.01，*** p  < 0.001，经 Welch's t检验评估。

5补充OFS三天改变了小肠微生物群的组成

鉴于本研究的初始数据表明，SI肠道微生物群在OFS处理6周后发生变化，我们进一步分析了短期OFS处理后的SI肠道微生物群，这与我们的行为研究一致。事实上，3天的OFS处理显著改变了LSI的β多样性，但未改变USI的β多样性，以及盲肠中的α和β多样性(图7a-b；补充图14a, d-e)。门水平分析显示，HF-OFS处理大鼠的USI中拟杆菌门和疣微菌门增加，LSI中变形菌门和放线菌门增加，盲肠中放线菌门增加(补充图14b-c,f)。此外，通过ANCOM-BC分析观察到，相对于HF喂养的大鼠，HF-OFS大鼠的USI和LSI以及盲肠中Bifidobacterium、Clostridium、Allobaculum和Blautia的水平有所增加(图7c-d；补充图14h)。经过OFS处理后，USI还表现出Sutterella和Akkermansia属以及S24-7科增加(图7c)。在LSI中，与HF喂养的大鼠相比，HF-OFS大鼠的Enterobacteriaceae数量也有所增加，而Coprococcus、Oscillospiraceae、Ruminococcus、Lactococcus、Coriobacteriaceae、Lachnospiraceae、RF39和Clostridiales数量减少(图7d)。Bifidobacterium包括Bifidobacterium pseudolongum和Bifidobacterium animalis。为了确认OFS治疗大鼠小肠中特定种类的Bifidobacterium是否增加，我们使用默认设置在NCBI ntdatabase中检索了Bifidobacterium的ASV序列，发现与菌株的显著比对证实了所有查询序列中Bifidobacterium pseudolongum和Bifidobacterium animalis的注释(查询覆盖率为100%，同源性为100%)。B. pseudolongum在USI、LSI和盲肠中的含量明显增加(图7e；补充图14i-l)。鉴于此，作者直接测试了B. pseudolongum对脂质诱导的饱腹感的影响。

图7急性OFS治疗会改变小肠微生物群。大鼠HF饮食6周，并在饮用水中添加OFS 3天。

HF(红色)和HF-OFS(蓝色)大鼠之间USI (a)和LSI (b)微生物谱的加权UniFrac距离的主坐标分析(PCoA)。坐标轴表示绘制的主坐标所解释的变异百分比。发散条形图显示，HF-OFS大鼠与HF大鼠相比，在USI (c)和LSI (d)中细菌属的显著对数倍数变化。e，Bifidobacterium pseudolongum在USI和LSI中的相对频率。

6小肠给药Bifidobacterium pseudolongum恢复了

HF喂养大鼠的小肠脂质感应以减少食物摄入与输注生理盐水相比，在HF喂养的大鼠中，每天施用培养的B. pseudolong持续3天，可显著减少脂质输注后的食物摄入量，而在对照组HF喂养大鼠中则未观察到这种情况(图8a-b)。此外，作者还观察到，B. pseudolongum处理后门静脉GLP-1水平略有上升，但未达到显著性水平(图8c)。与此同时，在B. pseudolongum处理3天的HF大鼠中，SI脂质输注后NTS激活增加(图8d-e)。

图8每日服用B. pseudolongum可以改善脂质感应，通过肠-脑信号减少食物摄入。给大鼠喂食HF饮食4周，然后每天通过SI导管施用B. pseudolongum，持续3-7天。

a，实验时间表；b，在经HF和B. pseudolongum(BF；3天)处理的HF大鼠中，与基线SI生理盐水输注相比，SI输注Intralipid后食物摄入的抑制百分比。c，HF或HF-BF大鼠(7天)15分钟SI输注Intralipid后1小时的门静脉GLP-1水平；B. pseudolongum SI给药(3天)后15分钟SI输注Intralipid后NTS中c-Fos表达的免疫组织化学(d)和定量(e)。所有图表中的数据均代表平均值+ SEM( 每组n= 5-8)；** p  < 0.01，经Welch's t检验评估。

讨论

人们日益认识到肠道微生物群在代谢疾病发展中的作用，并将其作为治疗肥胖症和代谢性疾病的靶点，因此有必要研究改变肠道微生物群的抗肥胖药物。事实上，益生元治疗，尤其是OFS和其他菊粉型果聚糖，可以减轻体重和肥胖，这与啮齿动物远端肠道微生物群的变化有关。尽管大量研究证明了远端肠道微生物群对宿主能量稳态的影响，但很少有研究探讨SI肠道微生物群的代谢作用。小肠在调节餐后食物摄入量方面发挥着至关重要的作用，这在很大程度上是由于肠道感知营养物质并激活肠-脑轴(涉及从EECs释放肠肽)的能力。与之前的报告类似，本研究证明HF喂养期间肥胖和体重增加与SI脂质感应受损和肠-脑轴激活有关。尽管之前研究OFS有益代谢作用的研究已经证明，脂肪的减少和葡萄糖稳态的改善与循环肠肽水平的增加有关，但没有研究探讨SI营养感应机制对调节OFS治疗代谢益处的影响。本研究发现，HF饮食大鼠短期补充OFS可恢复通过肠-脑轴控制食物摄入量的SI脂质感应通路。此外，我们发现营养诱导的肠-脑信号传导的这些改善是由于SI微生物群的变化。将SI微生物群从HF-OFS大鼠转移到HF大鼠能够重现OFS治疗恢复肠道脂质对食物摄入的抑制作用的能力。与此一致，我们观察到短期(3天)和长期(6周)OFS治疗后SI微生物群的变化，最明显的是Bifidobacterium的增加。值得注意的是，我们只检查了OFS对管腔微生物群的影响，这与粘膜微生物群不同，后者可能受到OFS给药的不同影响。与HF-微生物群GF受体相比，将长期OFS治疗的大鼠的SI微生物群移植到GF小鼠中，可以减少食物摄入量、体重和肥胖。然而，GF小鼠与传统饲养的动物表现出发育和生理差异，很难确定这种影响是否仅仅是由于移植后SI微生物群的差异还是远端微生物群的差异所致。因此，我们还将短期OFS治疗或未治疗大鼠的SI微生物群移植到常规大鼠的小肠中，这是一种更具生理相关性的模型来测试SI微生物群转移的因果关系。事实上，将SI微生物群转移到经过治疗或未经治疗的供体大鼠的微生物群中，重现了OFS和HF喂养对SI脂质感应的影响。最后，短期OFS治疗大鼠中增加的Bifidobacterium pseudolongum(Bifidobacterium的主要物种)可改善SI营养诱导的饱腹感和后脑激活，而与OFS无关。总体而言，这些研究强调了SI微生物群通过改善SI脂质感应和通过肠-脑轴控制食物摄入在调节OFS治疗的有益效果中发挥的新作用。

在正常情况下，摄入的营养物质会触发小肠中的负反馈回路，从而控制随后的食物摄入量。这种机制涉及EECs释放肠肽，这些肠肽可能作用于附近迷走神经传入神经元上的受体。在HF喂养期间，啮齿动物和人类对SI脂质的反应都受损。在大鼠中，HF喂养导致食物摄入抑制减弱，这与电生理学测量的迷走神经传入激活减少以及后脑NTS中c-Fos激活有关。HF喂养后，营养刺激的GLP-1释放也会减少，并且GLP-1R信号已被证明可以介导空肠脂质的抑制作用。在本文中，我们证明短期OFS治疗可以恢复HF引起的脂质感应损伤，从而导致脂质输注后食物摄入的抑制，与健康食物喂养的啮齿动物中发现的情况相当。本研究发现这可能是由于SI脂质输注后门静脉GLP-1分泌增加，以及随后后脑NTS中c-Fos激活的增加所致。然而，我们不能排除OFS的影响是通过其他肠肽的增加以及昼夜节律周期的变化来介导的可能性。例如，虽然GLP-1介导营养诱导的肠道对肝葡萄糖产生的控制，但其他肽(如CCK和PYY)也被认为是响应脂质而释放的，至少部分介导对食物摄入的影响。此外，之前的研究表明，HF喂养会改变微生物群的正常昼夜变化，这种节律可以直接影响GLP-1的分泌，但OFS是否可以恢复昼夜节律周期的损伤仍有待探索。我们也不能排除GLP-1的增加可能会减缓胃排空，并导致OFS治疗后观察到的食物摄入量减少，同时恢复肠-脑信号传导。尽管如此，作者假设小肠脂质输注后GLP-1分泌增加和随后食物摄入量减少部分是由于OFS治疗和OFS治疗供体大鼠SI微生物群移植后SI上皮中CD36蛋白表达的恢复，因为之前的研究表明，敲除CD36会导致肠肽分泌减少。有趣的是，有证据表明CD36是肠肽释放所必需的，尽管不一定在EECs上。一种假设是，长链脂肪酸通过CD36进入肠上皮细胞并被包装成乳糜微粒。在上皮细胞基底外侧膜分泌后，乳糜微粒被分解，脂肪酸可以激活附近EECs基底外侧膜上的G蛋白偶联受体GPR40或GPR120，从而触发肠肽的释放。除了通过CD36降低肠道脂质吸收外，CD36敲除小鼠的小肠中乳糜微粒的形成和分泌也受到损害，这凸显了CD36在调节SI脂质感应中的潜在作用。然而，在其他少数几项研究中，其中一项研究了HF喂养对SI微生物群的影响，发现虽然HF饮食会减少SI Bifidobacterium ，但在HF喂养的小鼠中空肠CD36基因表达增加，尽管这可能是由于饮食、物种或SPF条件的细微差异所致。相比之下，Bifidobacterium在本研究的6周OFS处理大鼠的小肠和盲肠的各个部分都显著增加，而且我们观察到空肠CD36表达也显著增加。这些差异值得我们在未来进行研究，以阐明通过OFS治疗改变SI肠道微生物群可增加CD36的具体机制。研究结果支持了这方面的先例：1)与常规小鼠相比，GF小鼠肠道CD36和其他营养转运蛋白和受体的表达减少；2)体外细胞培养和类器官模型证明，特定细菌会改变长链脂肪酸受体和CD36的表达水平；3)与CD36类似，葡萄糖转运蛋白SGLT-1受SI肠道微生物群的调节。尽管如此，OFS治疗后营养诱导的饱腹感的改善反映在OFS治疗后观察到的膳食量的减少。早在治疗后两天，在观察到脂肪含量发生任何变化之前，就观察到自由进食大鼠在OFS治疗后进食量减少。重要的是，饱腹感的增加并没有被用餐次数的增加所补偿，从而导致整个黑暗周期中累积摄入量的总体下降。因此，肥胖的改善似乎是由于补充OFS后膳食量迅速累积减少所致，这是SI脂质感应肠-脑通路恢复的结果，从而降低了食物摄入量。观察到OFS治疗在6周结束时没有导致食物摄入或代谢的差异，这可能是由于脂肪大量减少后的适应机制恢复到正常控制水平，表明膳食饱腹感的早期变化推动了能量稳态的长期改善。

本研究观察到的SI微生物群的快速变化和脂质感应的改善与我们观察到的OFS诱导的累积食物摄入量和膳食量的减少相对应，这种减少是在第二个黑暗周期开始的。饮食转换后，远端肠道微生物群迅速发生变化，人类仅2天后就建立了新的稳定肠道微生物群，而小鼠则最快18小时就建立了新的稳定肠道微生物群。此外，饮食引起的微生物群变化发生在血糖失调等代谢结果变化之前，并且与肥胖的变化无关。因此，我们在治疗约30小时后观察到食物摄入量和膳食量的减少可能是OFS治疗后SI微生物群快速变化的结果。为了支持这一点，我们在第一天观察到黑暗周期食物摄入没有差异，因为饮食可能还没有改变肠道微生物群，这表明食物摄入量的减少不仅仅是由于饮食的改变。

低聚果糖处理有益地改变啮齿动物和人类的远端肠道微生物群。与之前的研究类似，本研究发现长期OFS治疗会极大地改变远端肠道(盲肠)微生物群，增加多个基因和菌科的属水平相对丰度，包括Bifidobacterium、Allobaculum、Blautia、Sutterella和S24-7。

本研究的结果支持先前描述的益生元诱导的有益Bifidobacterium增加的特征，这与GLP-1和肠道屏障完整性的增加有关。在急性和慢性OFS治疗中，也有报道称益生元治疗可增加Allobaculum，但其在改善体内平衡方面的作用尚未得到充分证实。然而，据我们所知，这是第一项证明OFS改变SI微生物群的研究，并支持了最近的一项人体研究，该研究表明低聚半乳糖和低聚果糖能够被SI微生物群发酵。重要的是，本研究观察到脂质感应机制的快速(3天)改善，并且这种SI微生物群的移植能够重现这种改善，强调了SI微生物群介导的效应独立于OFS的纤维效应。尽管在移植过程中仍驻留在小肠中的OFS的转移可能会影响这些发现，但这不太可能，因为由于5小时禁食和收集的管腔内容物数量较少，OFS的量会非常低。此外，我们怀疑这种影响是由于OFS的潜在转移造成的，因为我们发现B. pseudolongum处理本身就能改善营养感应，并在输注SI脂质后恢复NTS激活。事实上，尽管与长期治疗相比，急性OFS治疗仅适度改变了总体SI微生物群组成，这可能是由于动物数量较少或上述宿主表型变化对肠道微生物群组成的影响，但我们仍然观察到小肠上段和下段以及盲肠中Bifidobacterium(特别是B. pseudolongum)的相对丰度显著增加。B. pseudolongum是革兰氏阳性厌氧细菌，已知能分解不易消化的碳水化合物。最近的研究表明，B. pseudolongum可以减少HF饮食小鼠的食物摄入量、体重和脂肪量，并可以改善肠道屏障的完整性。

然而，这是第一项证明B. pseudolongum可以改善控制食物摄入的营养感应机制的研究。尽管本研究发现在脂质输注后，B. pseudolongum处理大鼠的NTS中c-Fos活性增加，但门静脉GLP-1浓度仅略有增加，尽管这种增加并不显著。因此，B. pseudolongum可能通过增加肠肽组合的释放来改善营养感应，例如CCK，它也可以通过迷走神经调节脂质引起的饱腹感。尽管如此，我们假设OFS改善SI营养感应机制的能力是由于它能够增加小肠中Bifidobacterium的水平。未来的研究将评估SI Bifidobacterium改善营养感应的具体机制，然而，Bifidobacterium可以减少肠道炎症并增加肠道屏障的完整性。肠道炎症与脂质吸收受损有关，因此SI Bifidobacterium的增加可能会减轻SI炎症并增加CD36水平，最终增加脂质吸收。此外，OFS对屏障完整性的改善至少部分是由肠肽胰高血糖素样肽2(GLP-2)介导的。有趣的是，GLP-2以CD36依赖性方式增加SI脂质吸收，并增强肠细胞乳糜微粒的释放，乳糜微粒可作用于EECs刺激GLP-1释放。鉴于OFS增加了循环GLP-2水平，并且我们观察到由相同L细胞分泌的GLP-1增加，未来的研究将阐明SI Bifidobacterium如何增加CD36蛋白表达的确切机制，可能是通过增加GLP-2信号传导。

结论

综上所述，本研究证实，OFS治疗后SI微生物群的改变改善了通过肠-脑轴控制食物摄入的SI营养感应机制。这些营养诱导的神经元反馈的改善导致与脂肪减少有关的膳食量的减少。具体而言，本研究强调了B. pseudolongum在介导OFS对营养诱导的饱腹感的有益影响中的作用。这些发现强调了小肠微生物群和小肠营养感应在代谢稳态中的重要性，并将小肠微生物群确立为通过调节食物摄入治疗肥胖症的潜在靶点。