蓝莓和黑莓花色苷调节肠道菌群改善代谢综合征
代谢综合征（MS）是一种以腹部肥胖、高血压、高血糖和高甘油三酯水平等多种危险因素并存为特征的疾病。根据多项权威流行病学研究结果表明，代谢综合征已被明确定义为在全球范围内呈现出高度流行态势的疾病，并且其与肥胖、Ⅱ型糖尿病以及心血管疾病之间存在着高度的相关性。
近年来，饮食作为代谢综合征调节和治疗的关键策略受到广泛关注。其中，肠道微生物群的调节作用已成为代谢综合征干预的重要机制之一。不同的膳食模式会诱导肠道微生物群特征及代谢功能出现差异。例如，相关研究表明，高膳食纤维、低饱和脂肪酸的膳食模式，能够促使拟杆菌门（Bacteroidetes）和普雷沃氏菌属（Prevotella）在肠道微生物群中的相对丰度增加，与此同时，肠道内厚壁菌门（Firmicutes）的相对丰度则会相应降低。与之相反，低膳食纤维、高饱和脂肪酸的膳食模式，会显著提升厚壁菌门（Firmicutes）和变形菌门（Proteobacteria）在肠道微生物群中的相对丰度，同时导致拟杆菌门（Bacteroidetes）的相对丰度下降。随着高通量技术的发展和研究的不断深入，我们对肠道微生物群及其对宿主健康影响的理解显著加深。FMT是一种医疗程序，涉及将健康粪便样本（供体）中的肠道微生物群转移到另一名患者（受体）的肠道中，以治疗一系列与肠道微生物群失衡有关的疾病。粪菌移植（FMT）的应用最早可追溯至4世纪，中国医生曾使用“黄汤”治疗腹泻。在现代医学中，FMT已成功用于治疗艰难梭菌感染，能够恢复患者肠道菌群多样性并缓解临床症状。此外，FMT在肥胖及其他代谢性疾病治疗中的应用也逐渐成为研究热点。
越来越多的证据表明，蓝莓和黑莓具有抗氧化、抗炎、抗肥胖等多种医疗功效。在本研究中，为了探究蓝莓花色苷（VA）和黑莓花色苷（RA）对MS的治疗作用是否通过肠道微生物群介导，并且这些作用是否可以通过FMT复制，作者使用了高脂肪饮食诱导的代谢综合征小鼠模型和抗生素诱导的伪无菌（PGF）小鼠进行了粪菌移植实验。
结果
1.VA和RA干预的小鼠的FMT可预防高脂肪饮食诱导的肥胖
为了确定来自HVA（蓝莓花色苷治疗）组和HRA（黑莓花色苷治疗）组小鼠的FMT对MS是否有益处，作者对受体PGF小鼠进行了全面分析。平行粪便移植结果表明，来自供体普通饲料喂养的小鼠（Chow）的FMT有效维持了小鼠的消瘦状态。与HFD-HFD组相比，HVA-HFD组和HRA-HFD组体重增加减少，且不影响食物摄入量。此外，HVA-HFD组和HRA-HFD组通过显著降低白色脂肪重量和增加棕色脂肪重量，预防了高脂饮食诱导的肥胖。与HFD-HFD组相比，HVA-HFD组和HRA-HFD组的白色脂肪组织病理学分析显示，高脂饮食诱导的脂肪细胞扩张减少，大细胞比例降低，小细胞比例增加。
这些结果表明，来自补充VA和RA的供体小鼠的FMT显著改善了高脂饮食诱导的肥胖症状。
2.VA和RA干预的小鼠的FMT改善了高脂饮食诱导的糖代谢和脂质代谢紊乱
为了确定来自HVA组和HRA组的FMT是否对糖代谢和脂质代谢有益，作者进一步检测了相关参数。如图2所示，来自HRA组的FMT可以降低空腹血糖（FBG）、空腹胰岛素（FIN）和稳态模型评估的胰岛素抵抗指数（HOMA-IR）的水平，提高胰岛素敏感指数（HOMA-IS）的水平。来自HVA组的FMT能够逆转FBG、HOMA-IR和HOMA-IS的水平，但对FIN没有显著影响。此外，HFD会导致糖耐量受损和胰岛素抵抗。然而，与HFD-HFD组相比，HVA-HFD组和HRA-HFD组小鼠的口服葡萄糖耐量试验（OGTT）和胰岛素耐量试验（ITT）曲线下面积（AUC）较低。
在脂质代谢方面，与Chow-Chow组相比，HFD-HFD组的总胆固醇（TC）、甘油三酯（TG）和低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）水平显著升高，而高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）水平则呈现相反趋势。HVA组和HRA组的FMT均显著降低了TC和TG水平。其中，HVA-HFD组对LDL-C和HDL-C水平无显著影响，而HRA-HFD组则显著提高了HDL-C水平（图2G-J）。此外，肝脏形态学观察显示，HFD-HFD组出现肝肿大和发黄，而HVA-HFD组和HRA-HFD组的肝脏损伤均得到改善。这一发现得到了肝脏样本油红O（ORO）染色和血清丙氨酸氨基转移酶（ALT）和天冬氨酸氨基转移酶（AST）水平的进一步支持。
上述结果表明，来自补充了VA和RA的小鼠的FMT对高脂饮食诱导的糖代谢、脂质代谢紊乱和肝功能异常具有有益作用。此外，来自HRA组的FMT效果优于来自HVA组的效果。
3.VA和RA干预的小鼠的FMT改善了高脂饮食诱导的氧化应激、炎症和肠道屏障损伤
在HFD-HFD组中，丙二醛（MDA）和促炎细胞因子（如肿瘤坏死因子TNF-α和白介素IL-1β）的水平升高，而超氧化物歧化酶（SOD）的水平降低。然而，在HRA-HFD组中，这些趋势完全逆转，但HVA-HFD组在SOD、MDA和IL-1β水平上没有显著差异。此外，HFD-HFD组小鼠的结肠出现炎性细胞浸润和肠绒毛损伤，并被来自HVA和HRA组的FMT有效改善。阿尔新蓝-过碘酸雪夫（AB-PAS）染色显示肠道杯状细胞存在明显变化。表现为，HFD-HFD组的杯状细胞数量减少，而HVA-HFD和HRA-HFD组的杯状细胞数量显著增加。
这些结果表明，来自补充VA和RA的供体小鼠的FMT可以改善高脂饮食诱导的氧化应激、炎症和肠道屏障损伤。此外，在这些方面，来自HRA组的FMT表现出更优的效果。
4.VA和RA干预的小鼠的FMT改善了肠道微生物群组成
为了探究来自HVA和HRA组的FMT是否具有调节肠道微生物群的潜力，作者进行了16S rRNA测序，以比较肠道微生物群的组成。如图4所示，与Chow-Chow组相比，高脂肪饮食显著降低了肠道菌群的α多样性和β多样性，而来自HRA组的FMT可以恢复高脂肪饮食引起的多样性的改变。与HFD-HFD组相比，HVA-HFD组和HRA-HFD组的ASVs的数量增加。此外，高脂饮食改变了小鼠的肠道菌群的结构，而来自VA和RA干预的小鼠的FMT恢复了肠道菌群的结构，并且厚壁菌门/拟杆菌门（F/B）在HRA-HFD组中显著降低，而来自HVA组的FMT显著增加了阿卡曼氏菌属（Akkermansia）的丰度。
这些结果表明，HRA组的FMT在缓解由高脂饮食引起的肠道微生物多样性方面表现更好。相比之下，HVA组的FMT主要通过增加特定分类群（如Akkermansia属）来影响肠道微生物。
为了识别不同组中的特定生物标志物，作者使用了线性判别分析效应大小（LEfSe）分析（LDA评分>4）。在Chow-Chow组中，有7 个分类群富集，如拟杆菌门（Bacteroidetes）。此外，厚壁菌门（Bacteroidetes）可作为HFD-HFD组的生物标志物。值得注意的是，来自HVA组和HRA组的FMT分别显著且特异性地富集了变形菌门（Proteobacteria）和放线菌门（Actinobacteria）。
总之，LEfSe分析表明了由来自HVA组和HRA组的FMT引起的肠道微生物群的特定变化。
5.代谢指标与优势细菌门和属之间的相关性
为了阐明肠道菌与代谢指标之间的相关性，作者采用了斯皮尔曼（Spearman）相关性分析。在门水平上，拟杆菌门（Bacteroidetes）与IL-1β、FIN、TG、LDL-C、ALT、MDA、TC、白色脂肪重量、FBG、OGTT_AUC、TNF-α、AST、ITT_AUC和HOMA-IR呈负相关，而与棕色脂肪重量、HOMA-IS、HDL-C和SOD呈正相关。厚壁菌门（Firmicutes）与拟杆菌门（Bacteroidetes）的相关性趋势完全相反。在属水平上，Lactobacillus与几乎所有代谢指标均呈正相关，但棕色脂肪重量、HOMA-IS、HDL-C和SOD除外。此外，异杆菌属（Allobaculum）与TC和白色脂肪重量呈显著正相关。另外阿德勒克鲁兹菌属（Adlercreutzia）与TC、白色脂肪重量和OGTT_AUC呈显著正相关，而与肝脏重量呈负相关。
这些结果表明，由HVA组和HRA组FMT调控的优势菌与代谢有关。这种相关性暗示，来自VA和RA的供体小鼠的FMT所导致的肠道微生物群组成的变化与代谢指标密切相关，表明特定细菌分类群的改变可能对MS有潜在影响。
6.关键ASVs的发现与鉴定及其与代谢指标的相关性
已知来自不同供体的FMT会导致受体小鼠的肠道微生物群产生差异，进而产生与供体个体表型相关的不同表型。为了进一步研究来自HVA组和HRA组的FMT如何通过特定的肠道微生物群改善MS，作者使用metagenomeSeq来鉴定4 组中共同存在的显著差异ASVs。
作者将Chow-Chow组、HVA-HFD组和HRA-HFD组与HFD-HFD组进行比较，共鉴定出10个差异丰富的ASVs。在这10 个ASV中，Chow-Chow组、HVA-HFD组和HRA-HFD组的丰度趋势一致。除了属于乳杆菌属（Lactobacillus）的ASV_36450更为丰富外，其余ASVs的丰度均较低。为了进一步鉴定这些ASVs在MS中的潜在作用，作者进行了斯皮尔曼相关性分析。
ASV_36450明显单独聚类，与其他9 个ASV的趋势完全相反。斯皮尔曼相关性结果表明这些特定的ASVs可能在影响与这些指标的关系中发挥着更为突出的作用。这些发现表明，来自不同供体的FMT显著影响了受体小鼠的肠道微生物群组成，进而影响了MS的相关参数。这些差异ASVs可作为潜在的微生物生物标志物或靶点，有望在MS的预防和治疗中发挥重要作用。
此外，作者确定在HVA-HFD组和HRA-HFD组中起作用的特有细菌分类群，并且采用主成分分析确定了HVA-HFD组和HRA-HFD组内贡献最大的前20个差异ASV，并使用桑基图进行了可视化表示。
在HVA-HFD组中独特观察到了54 个差异ASV，其中前20个ASVs涵盖了梭菌科（Clostridiaceae）、肠杆菌科（Enterobacteriaceae）、乳酸杆菌科（Lactobacillaceae）、S24-7科和疣微菌科（Verrucomicrobioceae）。其中，S24-7科的代表性最高。在HRA-HFD组中，共鉴定出193个独特的差异丰富ASVs，其中前20个ASVs涉及乳酸杆菌科（Lactobacillaceae）和S24-7科，其中S24-7科仍然是最具代表性的。
这些结果可能解释了来自补充VA和RA的小鼠的FMT对MS结果产生不同影响的原因。  
综上所述，来自HVA组和HRA组的FMT均能显著改善由高脂饮食诱导的MS。16S rRNA分析显示，来自HVA组和HRA组的FMT均改善了肠道微生物群落组成，其中HRA组的FMT在微生物多样性提升方面表现更佳，而HVA组的FMT则通过增加阿卡曼氏菌属（Akkermansia）的丰度对MS产生有益影响。此外，鉴定出乳杆菌属（Lactobacillus）在治疗MS中可能发挥重要作用。