《Gut Microbes》：A novel exopolysaccharide from Lactiplantibacillus plantarum H6 improves cholesterol metabolism via Muribaculum-mediated activation of the enterohepatic FXR–FGF15 axis
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本研究首次揭示，來自植物乳桿菌H6的新型胞外多糖EPS-D1通過重塑腸道菌群，特異性富集核心共生菌毛螺菌屬（Muribaculum），并激活腸肝對話中的FXR（法尼醇X受體）-FGF15（成纖維細胞生長因子15）軸，從而有效改善高膽固醇飲食誘導的小鼠高膽固醇血癥，為基于菌群精準干預的膽固醇管理提供了新靶點和新策略。
研究背景與目的
高膽固醇血癥是動脈粥樣硬化性心血管疾病的主要風險因素。現有他汀類藥物存在肝毒性等局限性。益生菌及其代謝物通過“腸-肝軸”調節膽固醇代謝備受關注，但其中具體的共生菌及其分子機制尚不明確。本研究旨在探究植物乳桿菌H6來源的胞外多糖（EPS）對膽固醇代謝的影響及其機制，并尋找關鍵的功能性微生物靶點。
EPS-D1的分離、結構表征與體外降膽固醇活性
研究者從植物乳桿菌H6中分離出結合型胞外多糖（cEPS）和分泌型胞外多糖（rEPS）。動物實驗發現，rEPS能顯著降低高膽固醇飲食（HCD）小鼠的血清總膽固醇（TC）、低密度脂蛋白膽固醇（LDL-C）和肝臟TC，而cEPS無此效果，表明rESP是發揮降膽固醇作用的關鍵成分。
對rEPS進行進一步分離純化，得到中性組分EPS-D1和酸性組分EPS-D2。體外實驗顯示，EPS-D1對膽固醇的吸附率達36.734%，并呈濃度依賴性地抑制膽固醇微溶性，表明EPS-D1是具有潛力的活性成分。
隨后，研究者對EPS-D1進行了全面的結構解析。其分子量約為15.003 kDa，單糖組成以甘露糖（46.10%）和葡萄糖（33.98%）為主。傅里葉變換紅外光譜（FT-IR）在813.93 cm-1處顯示了甘露糖的特征吸收峰。甲基化和核磁共振（NMR）分析表明，EPS-D1是一種高度分支（分支度為29.5%）的多糖，其主要鏈由→2,6)-α-D-Glcp-(1→, →2)-α-D-Manp-(1→, →6)-α-D-Glcp-(1→ 和 →3)-α-D-Manp-(1→連接構成，側鏈主要由α-D-Manp-(1→等構成。掃描電子顯微鏡（SEM）圖像顯示其表面粗糙，具有類似海綿的不規則孔洞結構。
EPS-D1改善高膽固醇飲食小鼠脂質水平并調節腸道菌群
體內實驗證實，灌胃EPS-D1六周可顯著降低HCD小鼠的血清TC、甘油三酯（TG）、LDL-C水平以及肝臟TC，改善肝臟脂肪變性（肝細胞脂滴空泡）和炎癥細胞浸潤，降低肝臟指數和血清肝損傷標志物（AST, ALT）。同時，小鼠回腸和糞便中的膽固醇含量也顯著降低。
通過16S rRNA測序分析腸道菌群，發現EPS-D1的攝入顯著改善了由HCD引起的菌群失調，增加了操作分類單元（OTU）數量，降低了菌群失調指數（MDI）。在屬水平上，EPS-D1顯著富集了norank_o__Clostridia_UCG-014、毛螺菌屬（Muribaculum）、糞桿菌屬（Fecalibaculum）、Turicibacter和乳桿菌屬（Lactobacillus）等菌群。線性判別分析（LEfSe）和PICRUSt2功能預測表明，這些被調節的菌群可能通過上調糖酵解、磷酸戊糖途徑等代謝通路，影響宿主的脂質代謝。
糞便微生物移植驗證菌群的關鍵作用
為了確認EPS-D1調節的腸道菌群是其發揮功效的關鍵介質，研究者進行了糞便微生物移植（FMT）實驗。將灌胃EPS-D1的小鼠糞便移植給抗生素預處理的小鼠，結果顯示，移植了EPS-D1菌群（FMT-EPS組）的受體小鼠，其血清和肝臟的TC、LDL-C水平顯著降低，HDL-C水平升高，肝臟損傷得到改善，回腸和糞便膽固醇含量下降。菌群分析顯示，FMT-EPS組同樣富集了毛螺菌屬、Ligilactobacillus等菌群。這直接證明了EPS-D1衍生的腸道菌群足以改善宿主的膽固醇代謝。
鎖定關鍵共生菌：毛螺菌屬
通過斯皮爾曼相關性分析、冗余分析（RDA）和MaAsLin模型分析，研究者將目標鎖定在兩個與膽固醇指標顯著負相關的核心菌屬：毛螺菌屬（Muribaculum）和Ligilactobacillus。其中，毛螺菌屬與血清、肝臟、回腸及糞便的TC含量均呈最強負相關。
體外實驗發現，EPS-D1可以促進毛螺菌（Muribaculum intestinale）的生長。隨后，研究者直接給HCD小鼠灌胃M. intestinale，結果成功復制了EPS-D1的降膽固醇效果：顯著降低了小鼠的血清TC、TG、LDL-C以及肝臟TC，提高了肝臟HDL-C，改善了肝臟脂肪變性，并大幅降低了回腸（74.79%）和糞便（53.16%）的膽固醇含量。這是首次直接證實毛螺菌屬單菌株具有改善體內膽固醇代謝的功能。
分子機制：通過腸肝FXR–FGF15軸調節膽固醇代謝
為進一步闡明EPS-D1和M. intestinale的作用機制，研究者檢測了膽固醇代謝相關基因和蛋白的表達。
結果顯示，灌胃EPS-D1或M. intestinale后，小鼠肝臟中膽固醇7α-羥化酶（CYP7A1，膽汁酸合成的限速酶）和低密度脂蛋白受體（LDLR）的基因和蛋白表達均顯著上調。在回腸中，法尼醇X受體（FXR）及其下游信號分子成纖維細胞生長因子15（FGF15）的基因和蛋白表達顯著下調。同時，回腸中負責膽固醇吸收的關鍵轉運蛋白Niemann-Pick C1-like 1（NPC1L1）和負責膽汁酸重吸收的頂端鈉依賴性膽汁酸轉運蛋白（ASBT）的表達也顯著下調。
這一系列變化揭示了一個清晰的機制通路：EPS-D1及其富集的M. intestinale，通過下調回腸FXR-FGF15信號軸，解除了對肝臟CYP7A1的抑制，從而促進了膽固醇向膽汁酸的轉化；同時，下調回腸NPC1L1和ASBT，減少了腸道對膽固醇和膽汁酸的重新吸收，增加了其排泄。最終，通過激活腸肝FXR–FGF15軸，實現了促進膽汁酸合成、抑制膽固醇吸收的雙重調節，從而改善整體膽固醇穩態。
M. intestinale調節腸道代謝物：短鏈脂肪酸與膽汁酸
除了直接調控宿主信號通路，M. intestinale還能調節腸道內環境。代謝組學分析發現，灌胃M. intestinale顯著增加了小鼠腸道內總短鏈脂肪酸（SCFAs）的含量，其中乙酸和己酸含量上升尤為明顯。SCFAs被認為是FXR信號的間接拮抗劑，其增加可能輔助抑制了回腸FXR-FGF15軸的活性。
對膽汁酸（BAs）的分析顯示，M. intestinale的攝入改變了腸道膽汁酸池的組成。與HCD組相比，M. intestinale組小鼠腸道內總膽汁酸和次級膽汁酸含量顯著降低，而初級膽汁酸如熊去氧膽酸（UDCA）、α-鼠膽酸（α-MCA）的含量增加。次級膽汁酸是FXR的天然激活劑，其減少直接削弱了回腸FXR信號通路活性，這與前述蛋白表達結果一致。此外，次級膽汁酸TDCA等含量的下降，也促進了膽固醇的代謝排出。
研究結論與意義
本研究首次系統闡釋了植物乳桿菌H6來源的新型胞外多糖EPS-D1改善膽固醇代謝的全鏈條機制：EPS-D1作為一種益生元，被腸道菌群利用，特異性富集了核心共生菌毛螺菌屬（M. intestinale）；該菌通過調節腸道代謝物（如增加SCFAs、改變膽汁酸譜），并直接作用于宿主，下調回腸FXR-FGF15信號軸，進而解除其對肝臟CYP7A1的抑制、抑制回腸膽固醇吸收蛋白NPC1L1，最終協同促進膽汁酸合成、抑制膽固醇吸收，有效降低高膽固醇血癥。
該研究不僅鑒定出一種具有應用潛力的新型益生元多糖EPS-D1，更重要的是將毛螺菌屬確立為調節膽固醇代謝的一個精確微生物靶點，為發展基于菌群精準干預的、安全可行的代謝疾病微生態治療策略提供了重要的理論依據和實踐方向。
