《Journal of Agriculture and Food Research》：Mechanistic insights into the hypoglycemic effects of polyphenol-rich Saccharum officinarum extract by integrating microbiomics and metabolomics
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甘蔗（Saccharum officinarum L.）已被认可其在血糖控制方面的益处；然而，其作用机制尚未完全明确。本研究利用整合微生物组学（microbiomics）和代谢组学（metabonomics）来阐述甘蔗多酚提取物（SPE）在糖尿病小鼠模型中的降
甘蔗（Saccharum officinarum L.）已被认可其在血糖控制方面的益处；然而，其作用机制尚未完全明确。本研究利用整合微生物组学（microbiomics）和代谢组学（metabonomics）来阐述甘蔗多酚提取物（SPE）在糖尿病小鼠模型中的降血糖机制。通过超高效液相色谱-串联质谱（UPLC-MS/MS）在SPE中鉴定出22种多酚化合物，占提取物的20.4%。口服SPE可改善db/db小鼠的多种糖尿病表现，包括高血糖、高胰岛素血症、血脂异常、脂肪组织肥大、组织病变和肠道炎症。血清的非靶向代谢组学分析确定了参与糖脂代谢的关键代谢物，如磷脂酰胆碱（phosphatidylcholine）、19(S)-羟基二十碳四烯酸（19(S)-HETE）、白三烯D4（leukotriene D4）、柠檬酸（citrate）和牛磺胆酸（taurocholic acid）。此外，16S rRNA测序表明，SPE诱导的代谢改善与肠道菌群的改变有关，其特征是有益菌群（如Alistipes、Ligilactobacillus）增加，而Lachnospiraceae_NK4A136_group和Oscillibacter减少。重要的是，SPE提高了粪便中短链脂肪酸（SCFAs）（乙酸、丙酸、丁酸）的水平，并增强了其产生酶（乙酸激酶（Ack）、甲基丙二酰-CoA脱羧酶（Mcd）和丁酰-CoA（But））的活性。总之，研究人员的发现表明，SPE可能通过重塑肠道菌群和代谢物发挥降血糖作用，为2型糖尿病（T2D）提供了一种潜在的治疗策略。
该研究发表于《Journal of Agriculture and Food Research》，聚焦于甘蔗多酚提取物（SPE）对2型糖尿病（T2D）的降血糖机制。2型糖尿病是全球性代谢疾病，现有口服药物如二甲双胍虽有效但存在副作用，且对疾病机制影响有限，因此需探索天然替代物。甘蔗（Saccharum officinarum L.）富含多酚，具有抗糖尿病潜力，但其低生物利用度提示多酚主要到达结肠，通过肠道菌群代谢产生活性物质，进而调节宿主糖脂代谢。然而，SPE的整体作用机制尚未阐明，特别是其如何通过肠道菌群和代谢谱改善血糖控制。为此，研究人员采用自发T2D的db/db小鼠模型，整合多组学方法探究SPE的降血糖效应及机制。
研究人员开展了以下研究：制备富含多酚的甘蔗提取物（SPE），通过UPLC-MS/MS鉴定其多酚组成；对db/db小鼠进行为期6周的SPE口服干预（250 mg/kg），并以二甲双胍（MET）为阳性对照，db/m小鼠为正常对照；检测体重、空腹血糖（FBG）、口服葡萄糖耐量（OGTT）、血清生化指标（血糖、血脂、胰岛素等）及组织病理学；采用非靶向代谢组学分析血清代谢物变化，16S rRNA基因测序分析肠道菌群组成，GC-MS定量粪便短链脂肪酸（SCFAs），qPCR检测SCFA产生酶及受体表达。得出结论：SPE通过重塑肠道菌群（增加Alistipes、Ligilactobacillus等有益菌，减少有害菌如Lachnospiraceae_NK4A136_group）和升高SCFAs（乙酸、丙酸、丁酸），并调节血清代谢物（如花生四烯酸代谢、TCA循环及胆汁酸代谢相关通路），从而缓解高血糖、高胰岛素血症、血脂异常及组织病变，为T2D提供潜在治疗策略。
主要关键的技术方法包括：从甘蔗茎制备多酚提取物（SPE），使用UPLC-MS/MS鉴定22种多酚化合物；采用自发T2D的C57BLKS/J（db/db）小鼠模型（来源于杭州子源实验动物科技有限公司）进行体内实验；通过16S rRNA基因测序（V3-V4区，PacBio平台）分析粪便肠道菌群；通过非靶向代谢组学（UPLC-MS/MS）分析血清代谢物；通过GC-MS定量粪便SCFAs；通过qPCR检测粪便中SCFA产生酶基因（Ack、Mcd、But）及结肠受体（GPR41、GPR43）的mRNA表达。所有方法均按标准流程操作，样本量每组6-7只小鼠。
**多酚化合物谱（Phenolic compound profile of SPE）**：通过UPLC-MS/MS分析，在SPE中鉴定出22种多酚化合物，总酚含量为203.7±21.7 mg GAE/g，包括天竺葵素-3-O-葡萄糖苷、槲皮素衍生物、儿茶素、表儿茶素-3-O-没食子酸酯、绿原酸、白藜芦醇等，占提取物的20.4%。
**对体重、血糖和血清生化的影响（Effects of SPE on body weight, blood glucose, and serum biochemistry）**：6周干预后，SPE显著降低db/db小鼠体重、空腹血糖和肝脏、胰腺及附睾脂肪垫重量，且不影响摄食量；口服葡萄糖耐量（OGTT）改善，曲线下面积（AUC）降低；血清甘油三酯（TG）、总胆固醇（TC）和低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）显著降低，高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）无显著变化；胰岛素水平下降，HOMA-IR从DM组的94.6降至48.7，GLP-1水平升高，而瘦素水平无显著变化。
**组织病理学分析（Histopathological analysis）**：H&E染色显示，SPE减轻了附睾白色脂肪和棕色脂肪的肥大，降低肝脂肪变性（NAFLD评分降低），减少肾小管空泡变性并降低血尿素氮（BUN），缩小结肠壁厚度，并降低脾脏损伤及血清C反应蛋白（CRP），表明SPE改善多器官病变。
**对代谢物谱的影响（Effects of SPE on metabolite profiles in db/db mice）**：非靶向代谢组学显示，SPE使db/db小鼠血清代谢物谱发生显著变化，共有140种代谢物差异表达。KEGG通路富集分析表明，SPE主要调节花生四烯酸（AA）代谢、柠檬酸循环（TCA）、乙醛酸和二羧酸代谢以及牛磺酸和亚牛磺酸代谢。关键代谢物包括磷脂酰胆碱、19(S)-HETE、白三烯D4、柠檬酸、草酰乙酸、异柠檬酸、牛磺胆酸和牛磺脱氧胆酸（TDCA）。Spearman相关分析显示，这些代谢物与糖尿病指标（TG、HOMA-IR、胰岛素、ALT、AST、CRP）存在显著正或负相关。
**对结肠炎症的影响（Effects of SPE on colon inflammation）**：RT-qPCR表明，SPE显著下调结肠中促炎因子TNFα、IL-1β、IL-6、iNOS、Mcp1和Nox1的表达（降低31.1%-37.3%），并上调抗氧化酶Sod2表达56.0%，但对Nox2无显著影响，提示SPE减轻结肠炎症。
**对肠道菌群谱的影响（Effects of SPE on gut microbiota profiles in db/db mice）**：16S rRNA测序显示，SPE降低ACE和Shannon多样性指数（α多样性），PCoA表明菌群结构向正常对照趋近。在属水平，SPE显著增加Alistipes、Ligilactobacillus、unclassified_Clostridia_UCG_014和uncultured_Bacteroidales_bacterium的丰度，降低Oscillibacter、Lachnospiraceae_NK4A136_group和Prevotellaceae_NK3B31_group。Spearman相关分析显示，这些菌属与糖尿病表型存在显著相关性。
**对短链脂肪酸谱的影响（Effects of SPE on SCFAs profiles in db/db mice）**：GC-MS定量发现，SPE显著提高粪便中乙酸、丙酸和丁酸浓度，并增强SCFA产生酶基因（Ack、Mmd、But）的表达。同时，结肠中SCFA受体GPR41和GPR43的mRNA表达上调。菌属-代谢物关联分析显示，Alistipes、Ligilactobacillus和uncultured_Bacteroidales_bacterium与SCFAs正相关，而Lachnospiraceae_NK4A136_group、Prevotellaceae_NK3B31_group和Oscillibacter呈负相关。
讨论部分指出，SPE通过调节肠道菌群、增加SCFAs并激活GPR41/43-GLP-1通路，同时影响血清代谢物（AA代谢、TCA循环、胆汁酸代谢），综合改善糖脂代谢。研究也提及局限性，如其他成分可能贡献、需长期安全监测、需FMT实验验证因果性等。结论翻译如下：研究人员的研究阐明了SPE通过调节肠道菌群和代谢谱对糖尿病小鼠的降血糖作用。观察到的有益微生物种群（如Alistipes、Ligilactobacillus）增加以及SCFA水平升高，提示与血糖和血脂改善的潜在联系。此外，SPE调节关键的血清代谢生物标志物，增强了其在管理T2D中的治疗潜力。这些发现支持甘蔗多酚作为用于糖尿病管理和未来针对血糖和代谢健康的饮食干预的有前途的天然化合物。
