FSHW | 石榴汁聯合菊粉改善高脂飲食所致代謝紊亂的作用與機制研究

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

Introduction

肥胖和代謝性疾病是當前全球性健康問題，而高脂肪飲食（HFD）是其中主要的促發因素之一。腸道微生物群在維持腸道健康和代謝穩態中扮演著關鍵角色。研究表明，高脂飲食可以對腸道菌群產生負面影響，使有益菌的數量減少，而致病菌的數量增加，導致腸道菌群的紊亂，破壞了腸道微生態平衡。石榴汁（PJ）和菊粉（Inu）作為膳食多酚和膳食纖維，已被證實對飲食誘導的腸道微生物群失調和代謝紊亂具有改善作用。然而，菊粉作為一種典型的，在食品中廣泛應用的可溶性膳食纖維，與典型的富含膳食多酚的石榴汁聯合，對HFD引起代謝紊亂的改善作用是否有協同增強效果尚未完全闡明。本論文研究分析了石榴汁和菊粉組合改善飲食誘導的代謝紊亂的潛力和機制，為開發富含纖維的膳食石榴汁產品提供了基礎。

Results and discussion

石榴汁聯合菊粉干預高脂飲食所致大鼠代謝綜合征

如表1所示，通過比較對照組和HFD組的大鼠，作者觀察到HFD組大鼠的體重顯著增加，并且血脂參數（TC、TG和LDL-C）顯著升高，這表明HFD飲食引起了代謝紊亂。而通過補充PJ和Inu可以降低體重和血脂參數，且PJ和Inu的聯合干預效果更顯著。

石榴汁聯合菊粉對高脂飲食大鼠結腸炎癥因子的影響

通過H&E染色分析結腸組織學形態學發現，對照組大鼠結腸組織結構正常，無明顯損傷，HFD組大鼠結腸黏膜中有明顯的淋巴細胞浸潤，表明HFD飲食引起了結腸炎癥反應，而PJ、Inu和PJ+Inu的干預緩解了這種浸潤。這些結果表明PJ和Inu的聯合或單獨干預可減少HFD誘導的結腸炎癥反應。其次，相比于對照組，HFD組大鼠的結腸中IL-1β和IL-6水平顯著升高，而補充PJ、Inu和PJ+Inu可以降低IL-6的水平，且PJ+Inu聯合干預效果更為明顯；與對照組相比，HFD組大鼠的血清IL-1β水平顯著升高，而PJ和PJ+Inu組的IL-1β水平與HFD組相比顯著降低；此外，PJ聯合菊粉的補充還可以降低血清中IL-6水平。上述結果表明石榴汁、菊粉和石榴汁+菊粉均能緩解高脂飲食喂養大鼠結腸炎癥反應，且PJ+菊粉聯合干預效果更明顯。

石榴汁聯合菊粉對高脂飲食大鼠腸道菌群組成的影響

為了分析PJ和菊粉對腸道微生物群組成的影響，作者對25 個樣本（每組5 例）糞便細菌16S rDNA（V3–V4 DNA區域）進行了測序，探究了石榴汁、菊粉以及二者聯合干預對大鼠腸道微生物群的生物多樣性、門/屬水平相對豐度與組成結構的影響。結果顯示，石榴汁和菊粉聯合使用對微生物多樣性產生了顯著影響，三種干預方式均能顯著改善高脂飲食大鼠腸道菌群結構，提高有益的微生物群的豐度，石榴汁和菊粉聯合應用效果最為明顯。在門水平上的分析結果發現，石榴汁和菊粉聯合使用恢復了受高脂飲食引起的厚壁菌門和擬桿菌門的比例。PJ、Inu和PJ+Inu處理能夠逆轉這一現象，調整HFD飲食引起的腸道菌群代謝紊亂，對微生物群落改善有著積極的影響。在屬水平上結果分析表明，HFD飲食改變了腸道17 個屬，與HFD組相比，Inu、PJ和PJ+Inu組處理分別改變了8、14和16 個屬的豐度。且PJ與菊粉聯合使用能夠協同提高了丹毒梭菌的豐度，表明PJ和Inu聯合使用可以更好地調節高脂飲食引起的腸道菌群組成紊亂?？偟膩碚f，石榴汁和菊粉的聯合使用通過對腸道微生物群組成的調節以及對豐度水平的影響，展現出了明顯的促進腸道健康的作用。

石榴汁聯合菊粉對腸道菌群相關代謝物水平的影響

石榴汁和菊粉聯合使用顯著提高了腸道短鏈脂肪酸的水平，聯合使用不僅顯著提高了乙酸、丙酸、異丁酸、丁酸等多種SCFAs的水平，而且這種聯合使用相較于單獨使用更有效地恢復了高脂飲食導致的SCFAs水平降低。其次，石榴汁中添加菊粉提高了腸道菌群對石榴多酚代謝轉化。通過測量糞便中鞣花酸、尿石素A和尿石素B的含量，聯合使用顯著提高了這些代謝產物的水平，表明菊粉促進了腸道微生物群對PJ的石榴多酚代謝轉化過程。糞便代謝組學分析表明，補充菊粉使石榴汁的代謝譜與對照組明顯分離，揭示了PJ與菊粉聯合使用在代謝層面上的積極作用。對PJ組和PJ+Inu組的不同代謝物進行比較，PJ+Inu組改變了21 種差異代謝物。此外，對差異代謝物KEGG通路分析進一步表明PJ+菊粉聯合干預對HFD喂養后的機體代謝途徑影響更大，且對HFD誘導的代謝紊亂產生積極的影響。相關性分析顯示，丙酸與梭菌屬呈負相關，多酚代謝產物（EA、UA和UB）與Blautia、UA和UB與Ruminococcus_gnavous_group、UB與丹毒都呈正相關。這分析些結果表明著PJ和菊粉聯合干預可以抑制梭菌屬的生長，促進Blautia和Ruminococcus_gnavous_group的生長，從而促進石榴多酚的代謝轉化。此外，SCFAs與IL-1β和最終體重呈顯著負相關，這意味著PJ和菊粉聯合干預可以提高SCFAs水平，從而減少IL-1β的水平，并降低最終體重。這些結果提示PJ和菊粉聯合干預可能通過調節腸道微生物群的組成和功能，從而影響SCFAs水平和石榴多酚代謝產物，改善HFD誘導的代謝紊亂。這些結果表明，石榴汁和菊粉的聯合使用通過腸道微生物群促進多酚和膳食纖維相互代謝轉化并調節代謝產物水平，展現出了明顯的相互促進作用。

石榴汁聯合菊粉對石榴多酚代謝動力學特征的影響

為了闡明菊粉對PJ石榴多酚吸收和代謝的影響，作者分析了EA、UA和UB的代謝動力學特征。研究結果顯示，在服用PJ或PJ+Inu后，石榴多酚的代謝產物EA、UA和UB在大鼠體內迅速增多，并在15 h內清除。與單獨服用PJ相比，PJ+Inu組合顯著提高了UA的Cmax、Ka和AUC水平；UB的Ka，說明了菊粉對石榴多酚的特定代謝產物的吸收有促進作用。其次，比較各組大鼠血清中鞣花酸、尿石素A和尿石素B的水平。結果顯示，與對照組、HFD組和菊粉組相比，經過石榴汁和石榴汁+菊粉干預的大鼠血清中EA、UA和UB的濃度顯著增加。此外，與PJ干預的組相比，補充了PJ + Inu的大鼠EA和UA的水平顯著提高了。這些結果表明，菊粉有助于增加高脂飲食大鼠對石榴多酚代謝產物的吸收，并促進了這些代謝產物在血清中的積累?？傮w來說，研究明確了菊粉在石榴多酚的吸收和代謝上的積極作用。菊粉不僅提高了石榴多酚代謝產物的吸收，并且可能通過改變代謝產物來緩解高脂飲食誘導的代謝紊亂。

Conclusion

結果表明，石榴汁和菊粉聯合使用能夠緩解高脂飲食導致的體重增加、血脂異常和結腸炎癥反應，且聯合干預效果優于單獨使用。此外，聯合干預還能夠顯著改善腸道菌群結構和豐度，提高有益微生物群的豐度，從而調整腸道菌群代謝紊亂，促進腸道健康。更重要的是，石榴汁和菊粉聯合使用促進了石榴多酚和膳食纖維的相互代謝轉化，增加了腸道短鏈脂肪酸的水平和多酚代謝物（EA、UA和UB）水平，從而對代謝紊亂產生積極影響。本研究揭示了石榴汁和菊粉具有協同作用，對未來開發功能性食品和營養治療策略具有重要意義，為腸道健康和代謝紊亂相關疾病的防治提供了新的理論和實踐依據。

第一作者簡介

宋曉宇，男，碩士，于2024年獲陜西師范大學生物與醫藥專業工學碩士學位。主要從事食品化學與營養學相關研究。

通信作者簡介

候晨，女，博士，副教授。目前主要承擔本科生專業必修課《食品毒理學》、專業選修課《特殊膳食食品與健康》的教學工作。研究方向主要為食品分子營養學研究。近年在《Molecular Nutrition & Food Research》、《Food Function》、《Biochemical Pharmacology》等期刊發表論文30余篇。主持國家自然科學基金項目、陜西省科技計劃重點項目、中國博士后基金項目、陜西省博士后基金項目、校企合作項目、中央高?；痦椖康? 項。

李建科，男，二級教授，工學博士，博士生導師，1992年獲得享受國務院政府特殊津貼，陜西師范大學食品工程與營養科學學院原院長，食品營養與安全創新團隊學科帶頭人，陜西師范大學食品加工副產物深度開發與高值化利用重點實驗室主任，西北瀕危藥材資源開發國家工程實驗室學術骨干，陜西省食品科學技術學會理事長，陜西省毒理學會副理事長，中國農業工程學會農產品加工與貯藏工程分會常務理事等。主要研究方向為：食品化學與營養學、食品毒理學、細胞分子營養學、食品加工副產物深度開發與高值化利用、膳食因素對腸道菌群及健康影響、天然產物功能成分的提取分離及生物活性等。先后主持國家自然科學基金項目2 項、國家民委重點科研項目1 項、陜西省科技創新工程重大科技專項1 項、省級科技攻關項目6 項、國家質檢總局行業公益性科研項目1 項、國家外國專家局高校特色項目1 項、深圳市科技創新項目1 項、企業橫向合作項目10余項；承擔國家“863”項目子課題1項， 科技部“十五”食品安全重大專項子課題1 項，參加國家科技部項目2 項，國家“星火計劃”課題1 項。先后有5 項科技成果通過省級鑒定，其中1項達國際領先水平，3 項為國際先進水平，1 項為國內領先水平。獲陜西省科學技術二等獎2 項、三等獎1 項，甘肅省科技進步三等獎1 項，廳級重大科技成果二等獎2 項，陜西高等學校科學技術一等獎2 項，省中青年優秀科研成果獎1 項，陜西省自然科學優秀學術論文三等獎1項。獲得國家授權發明專利11 項，轉讓3 項。先后在國內外核心學術期刊發表論文170余篇，其中SCI論文20余篇，12 篇論文進入ESI高被引全球排名前1%，1 篇論文被美國“BioMedLib”評為該研究領域Top20之首，1 篇論文被評為中國精品期刊頂尖學術論文領跑者5000（F5000）。出版教材專著7部，其中，主編的《食品毒理學》為食品科學與工程類專業全國高校統編教材，在全國50多所高校廣泛使用。

Pomegranate juice combined with inulin promote their mutual metabolic transformation by gut microbiota and prevent HFD-induced metabolic disorder in rats

Xiaoyu Songa,b, Zhuoting Luoa,b, Mengting Lia,b, Jianke Lia,b,*, Chen Houa,b,*

a College of Food Engineering and Nutritional Science, Shaanxi Normal University, Xi’an 710119, China

b University Key Laboratory of Food Processing Byproducts for Advanced Development and High Value Utilization, Shaanxi Normal University, Xi’an 710119, China

*Corresponding authors.

Abstract

High-fat diet (HFD) promotes the imbalance of gut microbiota, contributing to the development of metabolic disorders. Pomegranate juice (PJ) and inulin, as dietary polyphenol and dietary fiber respectively, have been reported to ameliorate diet-induced gut microbiota dysbiosis and metabolic disorders. However, the combined effect of PJ and inulin on HFD-induced metabolic disorders has not been elucidated. In current study, we found that the combination of PJ and inulin prevent HFD-induced obesity, dyslipidemia, and gut microbiota dysbiosis. Moreover, the fecal levels of short-chain fatty acids (SCFAs) produced by inulin were increased after inulin combined with PJ. The levels of pomegranate polyphenol metabolites produced by PJ were also increased after PJ combined with inulin, especially pharmacokinetic analysis showed that the presence of inulin enhance the absorption level of urolithin A. Fecal metabolomic analysis found that PJ combined with inulin alter the metabolic status compared with PJ. It was also showed that the levels of SCFAs and pomegranate polyphenol metabolites among groups were correlated with gut microbiota and metabolic disorders indicators. Our results suggested that PJ combined with inulin prevent HFD-induced metabolic disorders, which may be attributed to the promotion of mutual metabolic transformation and absorption of PJ and inulin by gut microbiota.

Reference:

SONG X Y, LUO Z T, LI M T, et al. Pomegranate juice combined with inulin promote their mutual metabolic transformation by gut microbiota and prevent HFD-induced metabolic disorder in rats[J]. Food Science and Human Wellness, 2025, 14(6): 9250138. DOI:10.26599/FSHW.2024.9250138.

文章編譯由作者提供

編輯：王佳紅；責任編輯：孫勇

封面圖片：圖蟲創意

為匯聚全球智慧共探產業變革方向，搭建跨學科、跨國界的協同創新平臺，由北京食品科學研究院、中國肉類食品綜合研究中心、國家市場監督管理總局技術創新中心（動物替代蛋白）、中國食品雜志社《食品科學》雜志（EI收錄）、中國食品雜志社《Food Science and Human Wellness》雜志（SCI收錄）、中國食品雜志社《Journal of Future Foods》雜志（ESCI收錄）主辦，西南大學、 重慶市農業科學院、 重慶市農產品加工業技術創新聯盟、重慶工商大學、 重慶三峽科技大學 、西華大學、成都大學、四川旅游學院、北京聯合大學、 中國-匈牙利食品科學“一帶一路”聯合實驗室（籌） 共同主辦 的“ 第三屆大食物觀·未來食品科技創新國際研討會 ”， 將于2026年4月25-26日 （4月24日全天報到） 在中國 重慶召開。

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