槲皮素影响肠道细菌脂多糖LPS产生和肠道通透性改善高脂饮食诱导肥胖的机制研究

The intestinal dysbacteriosis caused by high fat diet, increase lipopolysaccharide (LPS) which from intestinal bacteria. LPS affects intestinal epithelial endocannabinoids system, and increases intestinal permeability, which lead to a large number of LPS into the blood, causing metabolic endotoxemia and obesity. Quercetin is a kind of natural plant flavonoids and can reduce obesity. But the mechanism remains unclear. We found that quercetin can modulate gut microbiota, and reduce the bacterial proportion of Desulfovibrio which produce LPS. Meanwhile, quercetin regulates the expression of tight junction protein, which influences the intestinal permeability. We hypothesized that quercetin reduces high-fat diet induced obesity in mice by reducing LPS and intestinal permeability. In this study, we established a high-fat diet induced obesity model, and intervened obesity with quercetin. We analysed composition and proportion of gut microbiota using 16s rRNA sequencing, and revealed the relationship between quercetin and metabolic endotoxemia using correlation analysis with the level of LPS and inflammatory indexes. We established the LPS induced epithelial barrier dysfunction cell model, and explored the mechanism that quercetin regulate tight junction protein by endocannabinoids system. In this study, we explored the mechanism that quercetin alleviates obesity by modulating gut microbiota and intestinal permeability, which offers new strategy for obesity prevention and functional food research.

高脂饮食导致肠道菌群紊乱产生过量脂多糖LPS，而LPS影响肠道上皮内源性大麻素系统，增加肠道通透性，使大量LPS入血，引发代谢性内毒素血症，最终导致肥胖。槲皮素是一种天然可食用植物黄酮，可改善肥胖，但具体机制尚不明确。前期研究发现槲皮素调节肠道菌群，降低产LPS的脱硫弧菌属细菌比例，增加紧密连接蛋白表达降低肠道通透性。我们推测槲皮素调节肠道菌群减少LPS产生和降低肠道通透性减少LPS入血，改善高脂饮食诱导肥胖。本研究建立高脂饮食诱导肥胖动物模型，槲皮素干预，16s rRNA测序分析肠道菌群变化，与 LPS水平和炎性指标关联分析，鉴定槲皮素调节LPS产生的肠道细菌，并体外培养探索其抑制机理。 建立LPS诱导上皮屏障功能障碍细胞模型，研究槲皮素通过内源性大麻素系统调节紧密连接蛋白降低肠道通透性的机制。本项目研究槲皮素调节肠道菌群和肠道通透性改善肥胖的机制，为槲皮素防治肥胖和功能食品研发提供依据

槲皮素是一种食物中常见的天然黄酮类物质，能有效改善肥胖，但具体机制仍不明确。研究表明高脂饮食引起肠道菌群紊乱，产生过量脂多糖（LPS）导致肠屏障损伤，LPS进入血液引起代谢性内毒素血症，加剧肥胖和相关代谢性疾病。本研究通过动物实验探究槲皮素调节肠道菌群改善肥胖的作用机制。通过高脂饮食诱导小鼠肥胖，用不同剂量槲皮素干预，20周后评价槲皮素对小鼠体重和体内脂肪堆积的影响，以及胰岛素抵抗和血脂异常的改善状况。检测肠道内容物和血清中LPS含量，评价对 LPS产生的影响。检测血清中二胺氧化酶、循环D乳酸含量，结肠组织紧密连接蛋白表达，评价对肠道通透性和肠屏障功能的影响。检测小鼠结肠和脂肪组织中炎性因子表达，以及TLR4/NF-kβ信号通路的激活情况，评价槲皮素对慢性炎症的改善作用。对结肠内容物进行16srRNA测序，研究对肠道菌群的调节作用。使用非靶向代谢组学研究对肠道菌群代谢物的影响，以及与16srRNA测序数据进行关联分析，寻找槲皮素干预产生的关键肠道菌群代谢物。槲皮素干预显著改善高脂饮食引起的肥胖、血脂异常和胰岛素抵抗。槲皮素可增强肠屏障功能，降低肠道通透性，减少LPS进入血液循环。槲皮素干预对结肠和脂肪组织炎症具有改善作用，降低相关炎性因子表达，并可能和抑制TLR4/NF-kβ信号通路激活相关。槲皮素干预可改善高脂饮食诱导的肠道菌群失调，减少了与LPS产生相关的Bacteroides 菌属细菌丰度，增加了益生菌Lactobacillus的丰度。槲皮素干预可调节与脂质代谢、色氨酸代谢相关的代谢物，关联分析表明Lactobacillus和Phosphatidylcholine 18:0-18:2呈现负相关。本研究结果表明槲皮素通过调节肠道菌群减少LPS产生和改善肠屏障功能，缓解代谢性内毒素血症，从而改善肥胖和相关代谢紊乱，为槲皮素作为一种饮食干预策略和开发功能性食品提供支持。