基于脑-肠-菌轴研究针刺调控肠道菌群改善下丘脑AMPK代谢通路治疗肥胖的效应机制

Obesity (OB) is one of the most important health problem worldwide. The effect of modern medicinal therapies is limited. Acupuncture is effective for cutting down weight and has the advantages of safety and fewer side effect, but the mechanism of its regulatory effect needs to be elucidated. The latest studies demonstrated that acetic acid metabolites of gut microbiota is the basic pathological factor of OB, intestinal endocrine signal transfer is the middle link of OB induced by intestinal dysbacteriosis, and the dysfunctions of hypothalamus on energy metabolism is the important reason of OB. However, acupuncture has positive effect on the regulation of gut microbiota and hypothalamic AMPK energy metabolism pathway. Therefore, we hypothesized that ‘acupuncture may regulate gut microbiota to maintain the intestinal acetate homeostasis and regulate the gut microbiota-enterochromaffin cell(ECC), and then regulate the hypothalamic AMPK pathway on energy metabolism, in order to play a role in reducing body weight systematically by multi link, multi targets pathway based on brain-gut- microbiota axis’. We will use the insomnia rat model as the carrier and the blank group and the model group as the control, in order to unravel the systematic mechanism form four different layers, including gut microbiota, intestinal acetic microenvironment, ECC and hypothalamic AMPK pathway, by integrating metagenomics methods to molecular biology techniques. Furthermore, we will also use antibiotics to reverse the effect, and probiotics to enhance the effect; fecal microbiota transplantation will also be performed to further test the hypothesis. This study may partly demonstrate the holistic effect of acupuncture therapy to weight reduction.

肥胖（OB）是影响全球的首要健康问题之一，现代医学缺乏满意治疗手段。针灸减重疗效显著，具有安全副作用小的优势，其调节机制有待深入。最新研究发现：肠道菌群代谢物乙酸影响肠道稳态是OB发病的病理基础，肠内分泌信号中转是菌群失衡致病的中间环节，下丘脑对于能量代谢的失控是发病的重要原因，而针灸对肠道菌群和下丘脑AMPK能量代谢通路均有良好的调控作用。本研究提出“针刺信号可能通过调整肠道菌群平衡，维持肠道乙酸环境稳态，调控肠ECC细胞分泌，进而调控下丘脑AMPK能量代谢通路，从而发挥基于脑-肠-菌轴多环节、多靶点的整体减重效应机制”的研究假说，拟以OB模型大鼠为研究载体，以空白组和模型组为对照，通过宏基因组学和分子生物学方法分别从肠道菌群、肠道乙酸微环境、肠ECC、下丘脑AMPK通路四个层次逐级递进、系统比较，并通过抗生素抑制、益生菌强化、菌群移植反向验证结论，以期部分揭示针刺减重的整体调节机制。

肥胖（OB）目前已成为最大的流行病和全球需共同面对的公共卫生挑战之一,现代医学缺乏满意治疗手段。针灸减重疗效显著，具有安全副作用小的优势，其调节机制有待深入。本研究采用高脂饮食饲养的肥胖大鼠为研究模型，分别比较电刺+高脂饮食、埋线+高脂饮食、益生菌+高脂饮食、电针+益生菌+高脂饮食、埋线+益生菌+高脂饮食、高脂饮食和常规饮食对模型大鼠的体重、Lee’s 指数、脂代谢水平，并通过宏基因组学和分子生物学方法分别从肠道菌群、肠道乙酸微环境、肠ECC、下丘脑AMPK通路四个层次逐级递进、系统比较，筛选各干预手段治疗 OB 调控的靶标菌群；探索调控肠道菌群，维持肠道菌群的机制；研究以传统中医针灸理论为指导，以单纯性肥胖大鼠模型为研究对象，围绕针灸减肥的目标效应，以脑-肠-菌轴作为研究切入点，运用宏基因组学技术、高效液相色谱HPLC 技术、银染色技术、western-blot 和RT-PCR 技术和ELISA检测法，从中枢到外周多层次研究电针、埋线、益生菌对脑-肠-菌的调控作用。研究发现各治疗组较模型组大鼠体重显著降低（p＜0.05），且对模型大鼠的脂代谢（TG、TC、LDL、HDL）具有良性调节作用；同时还能改善脑-肠轴功能（Ghrelin、CCK、PYY、GLP-1含量增加）；进一步研究发现，各治疗组能够调节单纯性肥胖肠道菌群紊乱的结构，增加肠道菌群代谢产物乙酸、丁酸的含量，降低丙酸的含量，改善结肠细胞ECC的分泌作用（5-HT、ECC细胞、GDNF含量上升，HA含量下降），帮助机体恢复正常的代谢功能；同时下调AMPK信号通路中的AMPK-α2和ACC的蛋白表达（P<0.05）。本研究说明了针灸能够改善肥胖大鼠的代谢水平，其作用的关键环节是对肠道菌群的调控。本研究探讨针灸作用的多途径、多层次的科学内涵，对于更加全面深入揭示针灸治疗肥胖症的作用原理具有重要的科学价值。