糖尿病前期被定义为2型糖尿病（T2DM）之前的中间高血糖状态，其特征是空腹血糖（IFG；5.6–6.9 mM）受损或葡萄糖耐量（IGT；75克口服葡萄糖耐量测试中2小时血浆葡萄糖7.8–11.0 mM）受损（Apovian, 2025）。2024年，全球有6.348亿成年人患有IGT，预计到2050年这一数字将增加到8.465亿（Rooney et al., 2025）。糖尿病前期患者发展为糖尿病和出现心血管代谢并发症的风险显著增加（Sun et al., 2022），包括神经病变、慢性肾病和心血管疾病（Sandforth et al., 2025）。关键的是，糖尿病前期是糖尿病发病过程中的一个可逆阶段（Long et al., 2025），这突显了及时干预的必要性。此外，越来越多的证据表明肠道微生物群失调是糖尿病前期发展的关键因素，特定的微生物群落变化与疾病的发生和发展密切相关（Sánchez et al., 2017）。糖尿病前期个体肠道微生物群失调的一个标志是整体微生物丰富度的显著降低，特别是产生丁酸的细菌减少（Luc et al., 2019）。
现有证据表明，糖尿病前期的血糖异常不需要药物治疗（Davidson, 2023）；相反，建议通过生活方式和饮食干预来减轻个人健康负担和国家的医疗成本（Yau et al., 2020）。膳食纤维，特别是高粘度纤维，在2型糖尿病管理中显示出有效性（Wang et al., 2022）。魔芋葡甘露聚糖（KGM）是一种可溶性膳食纤维，加水后可形成高粘度凝胶，体现了这种治疗潜力。通过降低消化效率、延缓胃排空时间和减轻餐后血糖波动（Behera & Ray, 2016），KGM获得了监管机构的认可。欧洲食品安全局在2010年发布了健康声明，确认其在血糖控制和胆固醇管理中的作用（Jenkins et al., 2000）。从结构上看，KGM由β-1,4连接的葡萄糖和D-甘露糖残基组成，偶尔在C-3位置有分支，并在C-2、C-3和C-6位置随机分布有乙酰基（大约每19个糖残基中有1个）（Sun et al., 2023）。值得注意的是，乙酰基是KGM主链上唯一的非碳水化合物功能基团。
多糖的物理化学性质和生物活性本质上由结构特征决定，包括化学组成、糖苷键合和构象结构（Liu et al., 2023）。对于KGM而言，其在糖尿病前期的降糖效果部分归因于其物理化学性质，如分子量（Mw）和粘度。具体来说，中等分子量（约250–750 kDa）的KGM比高分子量（约1100 kDa）或低分子量（约90 kDa）的KGM具有更强的降糖能力（Deng et al., 2020），而KGM的高粘度阻碍了消化酶与食物的接触并减缓了肠道内的葡萄糖扩散（Jian et al., 2024）。除此之外，乙酰化程度——由糖基残基上是否存在乙酰基定义——对多糖的功能有深远影响（X. Wang, Wang et al., 2024）。KGM作为益生元，选择性地促进有益细菌的生长，同时抑制潜在病原体，从而调节肠道微生物群并缓解与微生物群相关的疾病（Y. Yu, Jin et al., 2025）。近几十年的积累证据表明2型糖尿病与肠道微生物组成之间存在密切关联（Jayachandran et al., 2023）。Ouyang等人（Ouyang et al., 2020）观察到，在使用健康人类粪便接种的体外发酵过程中，高度去乙酰化的KGM产生的微生物代谢物减少，微生物群结构也发生了变化。然而，关于乙酰化程度如何影响糖尿病前期个体肠道微生物群调节的系统研究仍然很少。此外，Li等人（Li et al., 2017）发现去乙酰化的KGM（Da-KGM）抑制脂质吸收的能力低于天然KGM。同样，Kumar等人（Kumar & Kumar, 2019）报告称，芦荟凝胶中的过乙酰化葡甘露聚糖比其去乙酰化形式更有效地减轻了γ-辐射引起的氧化损伤。这些发现共同表明，调节乙酰化程度可以改变葡甘露聚糖的生物活性。
然而，尽管有这些见解，KGM的乙酰化程度在调节糖尿病前期肠道微生物群和代谢结果方面的具体作用仍缺乏系统研究，这是一个明显且关键的知识空白。基于现有证据表明化学替代会显著影响多糖的功能，我们假设较高的乙酰化程度可以增强KGM的抗糖尿病前期效果，可能是通过DS依赖性的物理化学性质改变以及随后的肠道微生物群和葡萄糖代谢调节实现的。为了验证这一假设，我们制备了具有不同乙酰化程度的KGM样品，并对其分子量、结构特征和流变性质进行了全面表征。随后使用糖尿病前期人类粪便微生物群进行了体外发酵实验来评估其生物效应，并在糖尿病前期小鼠模型中进行了验证，特别关注肠道微生物反应和代谢参数。
