多组学揭示山羊奶通过肠-肝轴改善2型糖尿病小鼠的葡萄糖稳态

《Food Chemistry: X》：Multi-omics reveals goat milk improves glucose homeostasis in type 2 diabetes mellitus mice by gut–liver axis

　　

新兴证据表明山羊奶对2型糖尿病（T2DM）的胰岛素水平、胰岛素敏感性和葡萄糖稳态具有有益作用。然而，其潜在机制需要进一步研究。在此，比较了山羊奶、山羊奶粉和牛奶的代谢谱，揭示了不同的组成特征。在高脂饮食/链脲佐菌素诱导的T2DM小鼠模型中，山羊奶干预显著改善了葡萄糖稳态（空腹血糖从13.87 mmol/L降至8.08 mmol/L，P < 0.05），减轻了肝损伤，并重塑了血清胆汁酸代谢。进一步研究表明，山羊奶干预改变了肠道菌群组成，其特征是阿克曼菌（Akkermansia）和毛螺菌属（Lachnoclostridium）的相对丰度增加。此外，转录组分析提示，山羊奶干预上调了肝脏PI3K/AKT通路中的Bcl-2和PI3K，并下调了G6pc。综上所述，这些发现表明山羊奶具有缓解T2DM的潜力，并可能作为T2DM患者的膳食干预措施。

**论文解读：多组学揭示山羊奶通过肠-肝轴改善2型糖尿病小鼠的葡萄糖稳态**

**研究背景与意义**

2型糖尿病（type 2 diabetes mellitus, T2DM）是一种以胰岛素抵抗和β细胞功能障碍为特征的慢性代谢疾病，全球患者超过5亿人。由于发病率快速上升，现有药物治疗常伴随不良反应，因此寻找安全有效的膳食干预手段成为研究热点。山羊奶作为一种功能性食品，富含生物活性蛋白、肽类及低聚糖，历史上被用于缓解糖尿病样症状，但其通过肠-肝轴改善T2DM的精确机制尚不清楚。基于此，研究人员假设山羊奶可能通过调节肠-肝轴来调控宿主葡萄糖稳态，并利用多组学策略系统评估其效果。该研究发表于《Food Chemistry: X》，为山羊奶作为T2DM辅助膳食干预提供了理论依据。

**关键技术与方法**

研究采用以下主要技术方法（样本来源：牛羊奶样品来自西北农林科技大学畜牧教学基地的泌乳期奶牛和奶山羊；C57BL/6J小鼠购自成都Dosh实验动物有限公司）：
- 非靶向代谢组学（超高效液相色谱-串联质谱，UPLC-MS/MS）分析山羊奶、山羊奶粉及牛奶的代谢谱。
- 高脂饮食/链脲佐菌素（HFD/STZ）诱导T2DM小鼠模型，进行山羊奶或二甲双胍干预。
- 16S rRNA基因扩增子测序分析盲肠内容物菌群组成。
- 肝脏转录组测序（RNA-seq）及实时定量PCR（qPCR）验证关键基因表达。
- 组织病理学分析（苏木精-伊红H&E染色和油红O染色）评估肝脏损伤及脂质沉积。
- Spearman相关性分析评估肠道菌群、血清胆汁酸及肝脏基因间的关联。

**研究结果**

**3.1 山羊奶代谢组学分析及功能分析**
通过非靶向代谢组学比较新鲜山羊奶（GMM）、山羊奶粉（GMP）和鲜牛奶（CMM），PCA和OPLS-DA显示三组代谢谱显著分离。与CMM相比，GMM有285个差异代谢物（125个上调，160个下调），KEGG富集于辅因子生物合成、代谢通路等。与GMP相比，GMM有306个差异代谢物（258个上调，58个下调），GMP中AMPK和FoxO信号通路显著下调，但脂质和能量代谢通路（如亚油酸代谢）上调或保留，且GMP整体代谢谱更接近GMM而非CMM。

**3.2 T2DM模型的构建及生化参数测定**
HFD/STZ诱导的T2DM小鼠（T2DM组）进食量显著增加，体重下降，空腹血糖达13.87 mmol/L。山羊奶干预（T2DM-GM组）后空腹血糖降至8.08 mmol/L（P < 0.05），口服葡萄糖耐量改善，肝体比升高，且胰岛损伤减轻。

**3.3 山羊奶对T2DM小鼠肝脏组织学的保护作用**
H&E和油红O染色显示，T2DM组在第4、8、10周逐渐出现肝细胞空泡化、炎性浸润和脂质积累。T2DM-GM组在各时间点均表现出肝细胞排列改善、空泡化和炎症显著减轻，脂滴面积减少，与二甲双胍组效果类似。

**3.4 山羊奶调节T2DM小鼠肝脏基因表达谱以缓解代谢紊乱**
转录组分析显示，T2DM-GM组与T2DM组之间有2747个差异表达基因（DEGs），KEGG富集于黏着斑、松弛素信号通路和PI3K-Akt信号通路。PI3K-Akt通路中PI3K、Bcl-2和Cyclin表达上调，G6pc下调，RT-qPCR验证了ACACA、FABP1、FASN和AKT的表达趋势。

**3.5 山羊奶恢复T2DM小鼠血清胆汁酸代谢紊乱**
血清非靶向代谢组学共鉴定184个差异代谢物，T2DM-GM组中胆汁分泌和初级胆汁酸生物合成通路显著富集，包括甘氨熊去氧胆酸、脱氧胆酸、牛磺胆酸等胆汁酸水平显著升高（P < 0.05）。

**3.6 山羊奶通过重塑肠道菌群恢复T2DM小鼠肠道稳态**
16S rRNA测序显示，T2DM-GM组菌群结构改变：门水平厚壁菌门和变形菌门为优势菌；属水平阿克曼菌（Akkermansia）和毛螺菌属（Lachnoclostridium）相对丰度显著增加，种水平Akkermansia muciniphila富集。LEfSe分析识别16个特征微生物。网络分析显示T2DM-GM组菌群相互作用网络复杂度降低。

**3.7 相关性分析**
Spearman相关分析表明，Akkermansia与甘氨猪胆酸、甘氨鹅脱氧胆酸、甘氨熊脱氧胆酸和23-去甲脱氧胆酸呈显著正相关（P < 0.05）；Ligilactobacillus与甘氨脱氧胆酸、甘氨胆酸等呈显著负相关。肝脏基因Gng5、Gng2、Bcl-2与猪脱氧胆酸和γ-鼠胆酸正相关，而MMP9、MMP2、G6pc与甘氨脱氧胆酸和甘氨鹅脱氧胆酸负相关。

**讨论与结论**

讨论部分指出，全球T2DM负担严峻，而山羊奶干预在HFD/STZ小鼠中通过富集有益菌Akkermansia muciniphila、重塑胆汁酸代谢及激活肝脏PI3K/Akt信号通路，改善空腹血糖和肝脏状态。实验局限性包括未进行粪菌移植验证、血清样本有限无法定量胆汁酸、PI3K/Akt通路未进行蛋白水平验证。尽管如此，研究支持山羊奶作为功能性食品佐剂用于T2DM管理。
**研究结论翻译**：综上，该研究提示，在HFD/STZ诱导的T2DM小鼠模型中，山羊奶干预可能通过调节肠-肝轴发挥作用。这种调节与益生菌Akkermansia muciniphila的富集、宿主胆汁酸代谢的重塑以及肝脏PI3K/Akt信号通路的激活密切相关。因此，山羊奶干预通过抑制糖异生、促进肝细胞存活和减轻炎症反应，降低了空腹血糖并改善了肝脏状况。