Nature communication：膳食纤维富集有益菌通过分泌短链脂肪酸和激活SCFAs受体调节小鼠肠粘液功能

成果介绍

膳食纤维是一类不能被胃肠道消化吸收供能的碳水化合物，在水果、蔬菜、豆类、坚果和各种谷类中含量丰富。高膳食纤维摄入能够通过调节肠道菌群组成来调节结肠粘液功能，降低肥胖、炎症性肠病等多种疾病的风险，但膳食纤维调节粘液功能的具体途径仍不清晰，Bjoern O.Schroeder团队深入研究了这一问题。

为研究饮食对不同菌群组成的影响，研究人员给予移植习惯饮食（HD）和高纤维饮食（HF）粪便的小鼠喂食标准饲料（Chow）和西式饲料（WSD），结果显示WSD导致结肠粘液生长速率降低、菌群α多样性降低。在菌群属水平上，HF-Chow组Bacteroides相对丰度高于其他三组，这提示Blautia与粘液生长速率具有正相关关系；而HD组Blautia的相对丰度将低、Akkermansia相对丰度增加。这种情况出现的原因是高膳食纤维会增加降解纤维的β葡萄糖苷酶、α-半乳糖苷酶活性；而低纤维下，Akkermansia通过产生碳水化合物活性酶从纤维降解转变为黏蛋白消耗，增加靶向粘蛋白聚糖的唾液酸酶活性。

由于唾液酸酶活性的增加会从粘液中释放末端唾液酸，引起病原体Citrobacter rodentium的定植和肠道感染，因此研究人员进一步探究HF菌群移植改善粘液生长速率是否可以改善WSD喂养下的Citrobacter rodentium肠道感染。结果显示，移植HF粪菌的小鼠能减少Citrobacter rodentium的原始定值和菌群活力。进一步的菌群测序结果表明HF移植小鼠中Blautia的丰度高于HD移植组，说明Blautia可能是纤维依赖下改善肠道感染的关键菌株。

为验证Blautia具有刺激粘液生长的猜想，研究人员给予WSD喂养的小鼠一周补充Blautia的饮用水。添加Blautia组显著增加了粘液生长速率和粘液层厚度，并且活的B. coccoides导致粘液生长速率明显高于热杀灭的B. coccoides，而Blautia属的其他菌Blautia wexlerae口服灌胃后，粘液生长速率没有显着增加。

为明确B. coccoides是如何刺激粘膜功能，研究人员进行了靶向代谢组学分析。在补充B. coccoides的小鼠粘液中，黏膜屏障功能改善，SCFAs、中链脂肪酸含量增加，其中丙酸盐的信号与结肠粘液生长速率显著相关。进一步通过测定对照组和丙酸钠处理的小鼠远端结肠外植体粘液生长速率，确定了丙酸盐与粘液生长呈现正相关关系。丙酸盐是游离脂肪酸受体2（Ffar2）和游离脂肪酸受体3（Ffar3）的激活剂，在Ffar2抑制剂处理后的结肠中，SCFAs不在刺激粘液生长，而使用Ffar2激活剂，能够观察到粘液显著生长该研究证实了B. coccoides产生的短链脂肪酸与Ffar2介导的粘液生长相关相关。

因此，该研究的成果可总结为：在习惯性饮食中，补充摄入膳食纤维能改变肠道菌群组成，关键菌株B. coccoides通过增加SCFAs中关键代谢物丙酸盐的含量，从而激活Ffar2诱导结肠粘液生长。

● 创新性/应用前景