《食品科学》：陕西师范大学杨兴斌教授、张向楠讲师等：基于16S rRNA技术与代谢组学探究茯砖茶多糖对2型糖尿病小鼠血糖紊乱的改善作用

2型糖尿病（T2DM）以高血糖、胰岛素抵抗（IR）和胰腺β细胞功能障碍为主要特征。根据国际糖尿病联合会的数据，超过90%的糖尿病患者为T2DM，其病因由社会经济、人口、环境和遗传因素共同驱动。目前，T2DM的临床治疗主要是采用胰岛素、二甲双胍（Met）和磺脲类药物，但这些药物可能对患者造成经济负担和身体负担。因此，寻找能够科学有效地预防和控制T2DM的天然产物，是一个迫切需要解决的全球性问题。研究已证实，T2DM的发生与肠道微生物失衡之间存在关联，肠道微生物群产生的代谢物，尤其是短链脂肪酸（SCFAs）和色氨酸代谢物，可显著影响能量平衡、葡萄糖耐量、胰岛素敏感性和炎症反应。因此，恢复肠道菌群的稳态并促进有益代谢物的生成是预防和治疗T2DM的有效方法。

作为后发酵茶中的代表，茯砖茶是古丝绸之路的文明瑰宝，具有消脂解腻的特殊功效，也是西北边疆游牧民族的生活必需品。在冠突散囊菌发酵制备茯砖茶的过程中，其不断分泌纤维素酶，将茶叶中的粗纤维降解为水溶性的多糖。茯砖茶多糖（FTP）是茯砖茶的主要活性物质，已被报道具有抗炎、抗肥胖和调节肠道微生态等作用。此外，本课题组前期研究表明，FTP能够充当T2DM患者粪便菌群的碳源，调控色氨酸代谢，生成有益代谢物SCFAs和吲哚类。因此，陕西师范大学食品工程与营养科学学院的谭正卫、杨兴斌*、张向楠*通过探讨FTP对T2DM小鼠糖脂代谢、肠道菌群及其代谢物组成的影响，以期为FTP的后期开发利用提供实验依据。

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FTP对糖尿病小鼠体质量、脏器和脏器指数的影响

由图1可知，相较于NC组，T2DM组小鼠体质量显著下降（P＜0.05），而经过8 周的Met或FTP干预，小鼠体质量分别提高了7.06%和5.87%，说明FTP能够缓解T2DM小鼠的体质量减轻。

由表1可知，相较于NC组小鼠，T2DM组小鼠肝脏质量和肝脏指数出现了明显的增加（P＜0.05），而经过Met或FTP干预后肝脏质量和肝脏指数均降低，说明T2DM导致的肝脏异常增大得到了缓解。类似地，T2DM组小鼠的肾脏质量和肾脏指数也出现了增加，Met或FTP灌胃能够减轻T2DM导致的肾脏损伤。结果表明，FTP能够抑制T2DM小鼠的脏器质量和脏器指数增加。

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FTP对糖尿病小鼠糖代谢的影响

如图2A所示，T2DM组小鼠的空腹血糖水平显著高于NC组小鼠，经过8 周的Met或FTP干预后，小鼠血糖水平出现了显著的下降（P＜0.05），说明FTP能够降低糖尿病小鼠持续的高血糖。如图2B、C所示，OGTT结果表明，相较于NC组，T2DM组小鼠的血糖水平峰值和曲线下面积明显增加，而经过Met或FTP灌胃的小鼠OGTT曲线下面积相较于T2DM组分别减少了18.97%和17.85%（P＜0.05），说明FTP能够发挥与常规降糖药物Met类似的效果，改善糖尿病小鼠对葡萄糖的代谢。类似地，ITT结果也表明，经过8 周Met或FTP干预的T2DM小鼠对胰岛素的响应更加迅速，血糖水平能够更快下降，曲线下面积相较于T2DM组分别降低37.70%和35.66%（图2D、E）。这些结果表明，T2DM小鼠的IR经过FTP干预后得到了改善，小鼠的胰岛素敏感性增强。此外，长期的高血糖导致糖尿病小鼠胰岛细胞受损，胰岛素分泌减少。如图2F、G所示，相较于NC组小鼠，T2DM组小鼠的胰岛素水平显著下降，IR指数明显升高（P＜0.05）。但经过8 周的FTP干预，小鼠血清胰岛素水平明显升高，IR指数明显降低。此外，相较于NC组小鼠，T2DM组小鼠的血清GLP-1水平下降，经过FTP治疗后出现了小幅度的升高（P＞0.05）（图2H）。以上结果表明，FTP能够通过促进胰岛素分泌改善糖尿病小鼠的糖代谢紊乱。

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FTP对糖尿病小鼠脂代谢和炎症反应的影响

由表2可知，相较于NC组，T2DM组小鼠的TC、LDL-C、IL-6和TNF-α水平都分别显著升高了126%、264%、30.9%、24.0%（P＜0.05），而HDL-C水平下降了24.8%（P＜0.05）。经过FTP干预后，糖尿病小鼠的TC、TG、LDL-C、IL-6和TNF-α水平分别下降了32.3%、33.0%、36.6%、21.8%和15.3%，而HDL-C水平则升高了20.8%，与Met治疗呈现类似的改善效果。以上结果表明，FTP能够改善糖尿病小鼠的脂代谢紊乱，减少炎症因子的产生。

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FTP对糖尿病小鼠肠道微生物结构的影响

主坐标分析（PCoA）和非度量多维尺度（NMDS）分析表明，各组小鼠的肠道微生物多样性具有明显区别（图3A、B）。由图3C可知，厚壁菌门（Firmicutes）、拟杆菌门（Bacteroidota）、放线菌门（Actinobacteriota）、脱铁杆菌门（Desulfobacterota）和疣微菌门（Verrucomicrobiota）是小鼠的核心菌群。相较于NC组，T2DM小鼠的疣微菌门和厚壁菌门相对丰度降低，脱铁杆菌门和拟杆菌门则有一定程度的上升。经过Met或FTP干预后，糖尿病小鼠的脱铁杆菌门相对丰度下降，疣微菌门相对丰度则出现了一定程度上升。如图3D所示，在属水平上，norank_f__Muribaculaceae和乳酸杆菌属（Lactobacillus）是主要的菌群，相较于正常小鼠，T2DM小鼠的Faecalibaculum、norankfDesulfovibrionaceae、Allobaculum、norankf______Eubacterium_coprostanoligenes_group和Colidextribacter相对丰度增加，而阿克曼菌属（Akkermansia）、norank_fnorankoClostridiaUCG、Enterorhabdus和Bacillus______相对丰度则减少。经过FTP干预，有益菌拟杆菌属（Bacteroides）、双歧杆菌属（Bifidobacterium）和阿克曼菌属相对丰度出现了增加，而norank_f__Eubacterium_coprostanoligenes_group、Lachnospiraceae_UCG-006和Allobaculum相对丰度降低。上述数据表明，FTP能够在门水平和属水平上重塑T2DM小鼠的肠道微生物组成。

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FTP对糖尿病小鼠肠道菌群代谢物的影响

多糖是一类无法或很难被人体上消化道吸收的糖类，但可以在结肠内被肠道菌群发酵利用，在此过程中产生了一系列代谢产物。因此，利用代谢组学技术分析结肠内容物中代谢物的组成。如图4A所示，各组小鼠的代谢物出现了一定程度的分离。如图4B所示，T2DM组和NC组小鼠的代谢物组成也有明显差异。如图4C所示，相较于正常小鼠，糖尿病小鼠的结肠内容物中有58 种代谢物上调、26 种代谢物下调，经过FTP多糖干预后，有11 种代谢物上调、9 种代谢物下调（图4D）。代谢通路分析表明，FTP主要改变了糖尿病小鼠的亚油酸代谢，卟啉代谢，精氨酸生物合成，丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢，半胱氨酸和蛋氨酸代谢等通路（图4E）。

肠道菌群代谢多糖的主要产物是SCFAs，因此，对各组小鼠结肠内容物中SCFAs的含量进行测定。如表3所示，相较于正常小鼠，糖尿病小鼠的总酸、乙酸和丁酸含量均显著下降（P＜0.05）。而FTP干预能够将糖尿病小鼠结肠内容物中总酸、乙酸和丁酸的水平分别提高97.1%、70.1%、365%（P＜0.05）。然而，FTP干预对丙酸含量并无明显的影响（P＞0.05）。Met治疗的小鼠SCFAs含量较T2DM组有一定程度的增加，但并无显著差异（P＞0.05）。这些数据表明，FTP干预能够促进T2DM小鼠SCFAs的生成。

此外，考虑到色氨酸的肠菌群代谢物吲哚类在调控糖脂代谢中的关键作用 。采用靶向代谢组学技术测定了小鼠粪便中色氨酸、吲哚乙酸和吲哚丙酸的含量。如表4所示，相较于正常小鼠，糖尿病小鼠的色氨酸含量显著升高，而吲哚乙酸和吲哚丙酸含量则显著下降（ P ＜0.05），经过Met或FTP治疗后糖尿病小鼠吲哚乙酸和吲哚丙酸的含量出现了一定程度的上升，但并没有显著变化（ P ＞0.05）。

本实验评估了SCFAs、色氨酸、吲哚乙酸和吲哚丙酸与肠道菌群的相关性。如图5所示，乙酸、丙酸、吲哚乙酸和吲哚丙酸的产生与norankfnoranko>______ Clostridia _UCG-014、 Lactobacillus 、 Enterorhabdus 、 Bacillus 、Lachnospiraceae_NK4A136_group和 Candidatus _ Saccharimonas 相对丰度呈正相关，与 Faecalibaculum 、 Turicibacter 、norank_f__Desulfovibrionaceae、norank_f__ Eubacterium _ coprostanoligenes _group相对丰度呈负相关。而色氨酸则相反，与 Bacteroides 和norank_f__ Eubacterium _ coprostanoligenes _group相对丰度呈正相关，与norankfnoranko Clostridia UCG-014、 Lactobacillus 、_______ Enterorhabdus 、 Bacillus 相对丰度呈负相关。

此外，本研究还分析了FTP干预后肠道菌群的主要产物SCFAs与T2DM小鼠空腹血糖的线性相关性。如图6所示，空腹血糖水平与总酸、乙酸和丙酸含量呈显著负相关（P＜0.05），与丁酸含量无显著相关性（P＞0.05）。结果表明，FTP降低T2DM小鼠的高血糖水平可能是通过重塑肠道菌群产生的SCFAs实现的。

讨论与结论

作为一种常见的代谢性疾病，T2DM主要是由与肥胖相关的IR引发，T2DM的发生与饮食结构和肠道菌群密切相关。现有的研究表明，能够“逃逸”上消化道消化吸收的多糖通过与肠道菌群互作，影响肠道菌群及其代谢物的结构降低T2DM的高血糖。本研究也表明，FTP通过直接影响肠道菌群及其代谢物的组成，降低了T2DM小鼠的高血糖，改善了IR和糖脂代谢紊乱，并增强了胰岛素敏感性。

本实验利用链脲佐菌素联合高脂饮食构建的T2DM模型小鼠呈现出体质量减轻、持续的高血糖和IR等T2DM的典型症状。经过8 周的FTP干预，T2DM小鼠的体质量减轻得到缓解、IR得到改善。与目前常见的降糖药物Met对比，虽然FTP对IR的改善作用较弱，但考虑到FTP源于天然食品，具有安全、无毒的特点，仍然值得深入探究。值得注意的是，常见降糖药物Met能够通过扰乱铁代谢，加重缺血再灌注小鼠的急性肾损伤。基于OGTT、ITT与空腹血糖结果，FTP的长期干预能够明显改善T2DM小鼠的糖耐量并增强胰岛素敏感性。经FTP干预后的T2DM小鼠TC、TG、LDL-C、IL-6和TNF-α水平均下降，表明FTP能够改善T2DM小鼠的脂代谢异常，抑制炎症因子产生。

有研究已表明，T2DM患者的肠道菌群相较于正常人已发生明显失衡。FTP作为典型的茶多糖，能够抵抗胃和小肠的消化，直接到达结肠后被人类粪便微生物利用，生成有益代谢物SCFAs。因此，本实验通过16S rDNA高通量测序分析FTP在调节T2DM小鼠肠道微生物组成中的作用。结果表明，FTP干预后能够在门水平和属水平上改变T2DM小鼠的肠道菌群组成。具体来说，主要是抑制致病性的脱铁杆菌门繁殖，促进疣微菌门增殖。而在属水平上，经过FTP干预，有益菌拟杆菌属、双歧杆菌属和阿克曼菌属相对丰度增加，而norank_f__Eubacterium_coprostanoligenes_group、Lachnospiraceae_UCG-006和Allobaculum相对丰度降低。先前的研究也表明，补充双歧杆菌能够降低T2DM小鼠血糖水平，从而发挥保护作用。本实验结果也说明，FTP可能通过促进有益菌的增殖从而降低T2DM小鼠血糖水平。

肠道菌群在增殖的过程中生成的代谢物是其能够影响宿主生理状态的重要因素。因此，采用靶向和非靶向代谢组学技术测定了经FTP干预后结肠内容物中代谢物的组成。结果表明，FTP干预主要调控亚油酸代谢，卟啉代谢，精氨酸生物合成，丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢，半胱氨酸和蛋氨酸代谢等通路。前瞻性的队列研究也表明，氨基酸及其代谢物可能在预测和治疗T2DM中发挥重要作用。本研究也表明，FTP可能是调控氨基酸代谢进而改善T2DM的潜在候选物。多糖在结肠内充当微生物的碳源，被代谢后生成大量有益的SCFAs。SCFAs在调控机体血糖稳态方面发挥重要作用。例如，乙酸直接产过血脑屏障到达下丘脑，增强下丘脑谷氨酸-谷氨酰胺的跨细胞循环，诱导乳酸和γ-氨基丁酸的产生进而抑制食欲和能量摄入，丙酸能作为肝脏糖异生的底物直接参与机体血糖的调节，而丁酸则能为结肠上皮细胞供能。本课题组之前通过体外厌氧发酵实验已发现，FTP能够被T2DM患者粪便微生物利用，主要生成乙酸和丙酸。本研究的结果也表明，FTP长期干预能够促进总酸、乙酸和丙酸水平的升高，这与体外研究结果相印证。而SCFAs水平的升高与促进产SCFAs的有益菌拟杆菌属、双歧杆菌属和阿克曼菌属增殖密切相关。相关性分析和线性回归分析也表明，FTP改善T2DM小鼠的糖脂代谢紊乱可能是通过重塑肠道菌群及其代谢物结构实现的。

综上所述，本研究系统阐明了FTP通过调节“肠道菌群-SCFAs”轴改善T2DM的高血糖。FTP能够促进有益菌增殖、抑制条件致病菌繁殖，重塑肠道微生态稳态；增加SCFAs的产生，改善糖脂代谢紊乱和炎症反应。本研究的结果为天然茶多糖在改善代谢性疾病中的应用提供了理论依据和实验支撑，也为茯砖茶相关功能性食品的研发奠定了科学基础。然而，由于多糖组成和结构的复杂性，目前的研究仍未排除非糖组分可能产生的单独或协同效应。此外，FTP通过重塑肠道菌群稳态改善代谢紊乱仍需要更多的实验验证。因此，在未来的研究中，将对多糖进行分离纯化以排除非糖组分的干扰，进一步验证FTP改善T2DM糖脂代谢紊乱的作用机制。另外，采用粪菌移植等实验进一步证实FTP起效的原因是通过重塑肠道菌群稳态实现的。

作者简介

通信作者：

杨兴斌，陕西师范大学食品工程与营养科学学院二级教授。陕西省食品科学技术学会理事长，现任AI+功能食品与杂粮药膳（校企）联合创制中心主任、陕西省食品绿色加工与安全控制工程实验室主任、陕西省农产品贮藏加工危害因子风险评估实验室主任。主持国家自然科学基金面上项目6项，获陕西省科学技术一等奖1 项、二等奖2 项。主要从事食品功能因子及食药同源物质的肠道菌群代谢与营养、脑认知健康，功能食品与杂粮食疗（药膳）食品创制，以及茯砖茶等发酵茶的加工及其“金花菌”等益生菌发酵功能（保健）食品和预包装食品的应用基础研究和产业化工作。先后在Cell Metabolism (通信/2025), Antioxidants & Redox Signaling, Trends in Food Science & Technology, Critical Reviews in Food Science and Nutrition, Trends in Analytical Chemistry, American Journal of Clinical Nutrition, Free Radical Biology & Medicine, Molecular Nutrition and Food Research, Journal of Agricultural and Food Chemistry, Food & Function, Food Chemistry等SCI杂志发表论文近300 篇，被引12000余次，论文H指数为62，近年来持续入选全球食品科学领域前2%顶尖科学家榜单。担任Food Science and Engineering 副主编、Journal of Food and Nutritional Disorders主编，以及Foods、Frontiers in Pharmacology、Food Innovation and Advances、eFood、《食品科学》《食品安全质量检测学报》《农产品加工》《食品工业科技》《食品与机械》《陕西师范大学学报》等杂志编委。

通信作者：

张向楠，陕西师范大学食品工程与营养科学学院讲师，硕士生导师。2023年12月获食品化学博士学位，攻博期间受国家留学基金委资助赴丹麦的哥本哈根大学（University of Copenhagen）联合培养。2024年2月进入陕西师范大学食品工程与营养科学学院工作，主要从事功能食品与分子营养学领域相关的科研工作。主持国家自然科学基金青年科学基金C类等纵向项目三项。以第一/通信作者发表SCI论文10 篇。

引文格式：

谭正卫, 杨兴斌, 张向楠. 基于16S rRNA技术与代谢组学探究茯砖茶多糖对2型糖尿病小鼠血糖紊乱的改善作用[J]. 食品科学, 2026, 47(12): 165-173. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20251204-034.

TAN Zhengwei, YANG Xingbin, ZHANG Xiangnan. Integrating 16S rRNA sequencing and metabolomics to investigate the ameliorative effects of Fu brick tea polysaccharides on glycemic dysregulation in type 2 diabetic mice[J]. Food Science, 2026, 47(12): 165-173. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20251204-034.

实习编辑：南伊；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网

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