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

Introduction

長期高脂飲食會導致飽和脂肪酸攝入過多引起脂代謝紊亂，其特征為血漿中高密度脂蛋白膽固醇（HDL-C）水平降低，甘油三酯（TG）、總膽固醇（TC）、低密度脂蛋白膽固醇（LDL-C）水平升高。根據世界衛生組織（WHO）發布的統計報告，全球年均心血管疾病死亡人數達到了1750萬人，占總死人數的31%。他汀類、煙酸類、貝特類和膽汁酸結合樹脂是常用治療高脂血癥的臨床藥物，然而，這些降脂藥物價格昂貴，并且患者服用后常伴隨著肝功能異常、腹瀉、惡心嘔吐等嚴重的副作用。因此，迫切需要制定科學的營養策略來應對高脂血癥亞健康人群逐漸增加的挑戰。

益生菌已被證明具有調節高脂血癥、肥胖、糖尿病、炎癥和腸道菌群失調的作用。近幾年，研究發現益生菌通過介導宿主腸道菌群和膽汁酸代謝改善高脂飲食誘導的脂代謝紊亂。羅伊氏乳桿菌J1通過提高石膽酸（LCA）和熊去氧膽酸（UDCA）濃度激活回腸FXR/FGF15信號通路改善血脂異常。植物乳桿菌干預高脂飲食誘導的C57BL/6小鼠后改變膽汁酸代謝，進而激活CYP7A1緩解高膽固醇血癥。在先前研究中，具有良好的腸道定植能力的P. pentosaceus PP04激活AMPK/NFκB信號通路高脂飲食誘導的高脂血癥。但是，P. pentosaceus PP04通過調節腸道菌群結構影響膽汁酸腸肝循環緩解高脂血癥的作用機制尚不清楚。

吉林農業大學食品科學與工程學院劉景圣教授、王玉華教授等在本文利用16S rRNA高通量測序分析及靶向代謝組學技術研究P. pentosaceus PP04通過調節腸道菌群及其代謝產物（短鏈脂肪酸和膽汁酸）改善高脂飲食誘導脂代謝紊亂的作用機制，為戊糖片球菌功能性食品的開發奠定理論基礎。

Results and Discussion

P. pentosaceusPP04膽鹽水解酶活性和體外轉化膽汁酸能力

BSH活性定量分析表明P. pentosaceus PP04酶比活力為（1.73±0.32）U/mg，在體外P. pentosaceus PP04可以將甘氨酸或牛磺酸綴合的共軛膽汁酸包括GCDCA、GCA、TCDCA和TCA解共軛為非共軛的CDCA或CA，同時戊糖片球菌PP04還具有將CA這種初級膽汁酸轉化為次級膽汁酸DCA的能力，但是在將初級膽汁酸CDCA轉化為次級膽汁酸LCA方面表現出較差的能力。

圖1 P. pentosaceus PP04膽鹽水解酶活性和體外轉化膽汁酸能力

P. pentosaceusPP04對高脂飲食小鼠膽汁酸代謝的影響

P. pentosaceus PP04處理增加回腸中FXR拮抗劑T-α-MCA、T-β-MCA和UDCA的濃度來抑制“腸肝軸”FXR/FGF15-FGFR4信號，從而顯著地上調肝臟CYP7A1、CYP27A1、CYP7B1和CYP8B1的表達，促進肝臟膽汁酸的從頭合成，這導致PP04干預后與HFD組小鼠相比顯著地提高肝臟CA和CDCA水平，激活了肝臟中FXR/SHP信號途徑避免過多膽汁酸從頭合成。與HFD組小鼠相比，PP04干預抑制回腸IBABP、ASBT和OSTα/OSTβ表達阻止小腸中膽汁酸的重吸收，進而促進膽汁酸隨糞便排出以抵消高脂飲食引起的肝臟中膽汁酸合成的增多。此外，PP04抑制SREBP-2的轉錄導致肝臟HMGCR蛋白表達的減少從而抑制膽固醇的生物合成。

圖2 P. pentosaceus PP04對高脂飲食小鼠回腸和肝臟膽汁酸譜的影響

圖3 P. pentosaceus PP04對高脂飲食小鼠膽汁酸和膽固醇代謝相關信號通路的影響

P. pentosaceusPP04干預高脂飲食小鼠后菌群代謝物與優勢菌群相關性分析

P. pentosaceus PP04處理高脂飲食小鼠后糞便中優勢菌群的改變與SCFAs水平關系密切，提示高脂飲食攝入導致腸道致病菌豐度的增加抑制了SCFAs水平，而PP04干預后腸道有益菌豐度的增加促進SCFAs的產生。另外，P. pentosaceus PP04干預高脂飲食小鼠后腸道菌群組成變化與回腸膽汁酸變化關系密切相關。

圖4 SCFAs、BAs與P. pentosaceusPP04干預后腸道優勢菌群Spearman相關分析熱圖

Conclusion

綜上所述，P. pentosaceusPP04改變了腸道細菌群落的分類分布來影響膽汁酸和短鏈脂肪酸代謝，增加了回腸FXR拮抗劑濃度抑制高脂飲食小鼠“腸肝軸”FXR/FGF15-FGFR4信號途徑，促進了肝臟中初級膽汁酸從頭合成、并提高糞便中膽汁酸排泄進而改善高脂飲食誘導高脂血癥。

Mechanism of Pediococcus pentosaceus PP04 in alleviating high-fat diet caused hyperlipidemia via modulation of intestinal flora and it's metabolites

Yu Wanga,b, Xinyue Xinga,b, Yamei Hea,b, Yue Zhanga,b, Yuxuan Maa,b, Bo Nana,b, Li Xiaa,b, Yuhua Wanga,b,c,d,*, Jingsheng Liua,d,*

a College of Food Science and Engineering, Jilin Agricultural University, Changchun 130118, China

b Jilin Province Innovation Center for Food Biological Manufacture, Jilin Agricultural University, Changchun 130118, China

c National Processing Laboratory for Soybean Industry and Technology, Changchun 130118, China

d National Engineering Research Center for Wheat and Corn Deep Processing, Changchun 130118, China

*Corresponding author.

Abstract

The gut microbiota and it’s metabolism are vital targets of probiotics regulating high fat-diet (HFD) induced hyperlipidemia, which can relieve the pressure caused by the striking growth of sub-health people. Pediococcus pentosaceus PP04 (PP04) could colonize in intestine to regulate gut microbiota and it’s metabolites directly, the rebalanced intestinal flora mediated by PP04 could facilitate the secretion of short chain fatty acids to control body weight gain, PP04 intervention also changed bile acid (BA) profiles and enhanced the ileal concentrations of antagonists including tauro-α/β-muricholic acid sodium salt and ursodeoxycholic acid to inhibit intestinal farnesoid X receptor/fibroblast growth factor 15 (FXR/FGF15) signaling coupled with the activation of hepatic FXR/small heterodimer partners signaling, which accelerated the hepatic BA de novo synthesis and excretion with feces to eliminate HFD caused hyperlipemia effectively. This study provided important evidence regarding PP04 as dietary supplement to relieve hyperlipidemia by influencing BA enterohepatic circulation.

Reference:

WANG Y, XING X Y, HE Y M, et al. Mechanism of Pediococcus pentosaceus PP04 in alleviating high-fat diet caused hyperlipidemia via modulation of intestinal flora and it's metabolites[J]. Food Science and Human Wellness, 2025, 14(7): 9250305. DOI:10.26599/FSHW.2024.9250305.

本文編譯內容由作者提供

編輯：梁安琪；責任編輯：孫勇

封面圖片：攝圖網

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