FSHW | 白星花金龜提取物對高脂肥胖小鼠調節腸道菌群和代謝的影響

本文系Food Science and Human Wellness原創編譯，歡迎分享，轉載請授權。

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Introduction

肥胖及相關代謝性疾病的流行已成為全世界普遍存在的健康問題。當下主流的治療措施——藥物介入，雖然能有效治療和減緩由肥胖引起的代謝疾病，但會增加人體罹患腸胃脹氣、腹瀉和肝臟疾病等風險，所以尋找有效、安全的肥胖防治策略具有重要意義，特別是天然材料的功能性提取物和成分已成為目前研究熱點之一。

高脂飲食會造成腸道微生物的失調和能量收集能力的增加，損害腸道屏障功能，提高身體循環系統中的內毒素和氧化應激水平，從而引發肥胖。然而，天然活性物質能介導腸道宿主微生物的組成，改變微生物次級代謝產物并調節宿主免疫系統，從而緩解和治療代謝性疾病的發生。大量研究表明，來自水果、蔬菜和草本植物中分離的提取物和有效成分對治療肥胖及其代謝性疾病方面具有積極作用，如六堡茶70%乙醇提取物、山核桃葉95%乙醇提取物，富磚茶多糖等，然而昆蟲提取物及有效成分被證明與肥胖及代謝性疾病的相關研究相對較少。

白星花金龜（Protaetia brevitarsis）屬于鞘翅目、金龜子科，廣泛存在于東南亞、部分歐洲國家等。作為可食用昆蟲之一，白星花金龜幼蟲富含蛋白質、脂肪酸、氨基酸、生物堿和生長因子等。目前，被報道具有抑制和治療肥胖及代謝性疾病的可食用昆蟲主要包括黃粉蟲、雙斑蟋、中華稻蝗、異豆蔻幼蟲等。然而，目前關于白星花金龜提取物與抗肥胖間腸道微生物調控與脂質代謝作用機制還尚不明確。

南開大學生命科學學院Zongqi Zhang、Jinhua Xiao、Dawei Huang等通過構建C57BL/6J高脂肥胖小鼠模型，運用16S rRNA測序方法探究白星花金龜提取物對高脂小鼠結腸中腸道微生物的影響，并結合肝臟非靶向脂質組學技術，建立優勢菌群與對小鼠肝臟脂質標志物之間聯系，旨在為白星花金龜提取物抗肥胖作用提供一定的理論依據。

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Results and Disscussion

白星花金龜提取物降低肥胖小鼠體重及相關理化指標

結果表明，高脂飼料飲食會增加小鼠體重，而白星花金龜提取物的攝入能顯著降低高脂飲食飼喂的小鼠體重、甘油三酯（TG）、總膽固醇（TC）、低密度脂蛋白膽固醇（LDL-C），促炎細胞因子（抗腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、干擾素-γ（IFN-γ）、白細胞介素（IL-6））和氧化應激（超氧化物歧化酶（SOD）和丙二醛（MDA））水平。H&E染色結果表明白星花金龜提取物能有效降低肝臟脂滴聚集形成和脂肪細胞增大趨勢。

（A）實驗示意圖.（B）小鼠體重趨勢（B1）,體重增加量（B2）,腎周脂肪系數（B3）和睪周脂肪系數（B4）.（C）小鼠血清中甘油三酯（C1）,總膽固醇（C2）,低密度脂蛋白（C3）,高密度脂蛋白（C4）,谷丙轉氨酶（C5）和谷草轉氨酶（C6）水平.（D）TNF-α, IFN-γ, IL-6和IL-4水平.（E）肝臟和附睪脂肪的H&E染色。

圖1 白星花金龜提取物調節高脂小鼠體重及相關理化指標

白星花金龜提取物改變肥胖小鼠腸道內容物的組成

采用16S微生物組技術發現白星花金龜提取物能顯著改變小鼠腸道微生物的組成及相對豐度，尤其增加Akkermansiaceae（s_Akkermansia muciniphila）相對豐度，降低Lachnospiraceae和Desulfovibrionaceae豐度。此外，Akkermansia與腎周脂肪系數、附睪脂肪系數和LDL-C水平呈顯著負相關。PICRUSt2結果表明白星花金龜劑量與微生物富集通路數量呈正相關性，其中在糖代謝、次級膽汁酸生物合成通路等具有顯著性。

（A）腸道微生物標志物篩選,（B）4 種菌門與Shannon指數之間的Pearson秩相關散點圖,（C）前50 種細菌屬的相關性網絡圖和（D）微生物功能預測擴展誤差條圖（Extended error bar chart），其中不同顏色代表不同的分組，分為不同功能在兩組樣品中的豐度比例，95%置信度區間內功能豐度的差異比例和P值。

圖2 白星花金龜提取物對差異微生物及功能的影響

短鏈脂肪酸測定

結果表明，不同組別的小鼠體內短鏈脂肪酸含量具有差異，其中白星花金龜提取物的攝入能顯著增加小鼠機體內乙酸和丁酸的含量（P < 0.05）。對于丙酸，異丁酸，戊酸和異戊酸而言，白星花金龜實驗組與M組之間無顯著性差異（P > 0.05），同時奧利司他對小鼠結腸內容物中SCFAs含量無顯著影響（P > 0.05）。

（A-F）乙酸、丙酸、丁酸、異丁酸、戊酸和異戊酸。

圖3 各組小鼠糞便中短鏈脂肪酸的含量

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Conslucion

綜上所述，本研究發現，白星花金龜幼蟲提取物能顯著減輕肥胖小鼠的體重和部分理化因子。此外，提取物還能改變其腸道微生物的組成及相對豐度，尤其增加Akkermansia muciniphila，提高機體內短鏈脂肪酸含量（乙酸和丁酸），并減少肝臟中脂質的積累與合成。因此，針對白星花金龜幼蟲抗肥胖作用，可以增加其在應對肥胖及其代謝疾病的潛力，擴大其在功能食品領域的應用率。

Protaetia brevitarsis larvae extract ameliorated obesity in high fat diet-fed mice by modulating gut microbiota and lipid metabolism

Zongqi Zhanga, Sicong Chena, Qinglei Wangb, Chunqin Liub, Jinhua Xiaoa,*, Dawei Huanga,*

a College of Life Sciences, Nankai University, Tianjin 300071, China

b Hebei Key Laboratory of Soil Entomology, Cangzhou Academy of Agricultural and Forestry Sciences, Cangzhou 061001, China

*Corresponding author.

Abstract

Due to the rapid development of obesity and related metabolic diseases in the world, it is particularly important to explore the ability of novel materials in regulating obesity. In this study, C57BL/6J obese mice were used as objects, and 16S rRNA gene sequencing and lipidomics techniques were used to explore the regulatory effect and mechanism of the Protaetia brevitarsis ethanol extract (50%, V/V) against obesity. Our results showed that P. brevitarsis extract could significantly reduce the body weight, triglyceride (TG), total cholesterol (TC), low-density lipoprotein cholesterol (LDL-C), and pro-inflammatory cytokines (tumor necrosis factor-α (TNF-α), interferon-γ (IFN-γ), and interleukin-6 (IL-6)) levels of high-fat diet (HFD)-fed mice. Moreover, the P. brevitarsis extract changed the composition and relative abundance of its gut microbiota, especially increasing Akkermansia muciniphila. Meanwhile, the content of short-chain fatty acids (SCFAs) was increased, especially acetic acid and butyric acid, which leads to a decrease in the synthesis and accumulation of lipids in the liver. Furthermore, the P. brevitarsis extract also induced the difference in lipid synthesis in the liver by down-regulating the mRNA levels of sterol regulatory element binding protein-1C (SREBP-1C), fatty acid synthase (FAS), and acetyl-CoA carboxylase (ACC). Therefore, this research provided preliminary work and reference for the development of P. brevitarsis as a functional food for anti-obesity.

Reference:

ZHANG Z Q, CHEN S C, WANG Q L, et al. Protaetia brevitarsis larvae extract ameliorated obesity in high fat diet-fed mice by modulating gut microbiota and lipid metabolism[J]. Food Science and Human Wellness, 2025, 14(6): 9250137. DOI:10.26599/FSHW.2024.9250137.

文章翻譯由作者提供

編輯：王佳紅；責任編輯：孫勇

封面圖片：圖蟲創意

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