乳脂球膜通过UCP1通路介导的脂肪褐变和产热作用对抗肥胖：肠道微生物群和短链脂肪酸的潜在作用

《International Dairy Journal》：Milk fat globule membrane against obesity through UCP1 pathway-mediated adipose browning and thermogenesis: Potential roles of gut microbiota and short-chain fatty acids

本研究验证了MFGM成分通过增强高脂饮食小鼠脂肪组织产热和褐变，介导肠道菌群和短链脂肪酸（SCFAs）的作用，减轻肥胖。实验显示MFGM干预降低体质量，改善肠道屏障，抑制炎症，上调产热基因（Ucp1、Pgc-1α、Prdm16）和脂解基因（Pparα、Cpt-1α），抑制脂生成基因（Srebp-1c、Fas），并恢复菌群平衡，增加有益菌（Akkermansia、Lactobacillus），提升粪便SCFA水平。相关性分析表明特定菌群（Muribaculaceae、Lachnospiraceae_NK4A136_group、Akkermansia）与SCFAs、产热基因及 tight junction蛋白基因正相关，与脂生成基因负相关。结论：MFGM通过菌群-SCFAs轴调控脂肪代谢，抑制肥胖。

　　

潘月|任瑞琦|李艳|李晓东|刘璐|朱晓军|季浩文

东北农业大学食品学院，中国哈尔滨香坊区长江街600号，邮编150030

摘要

本研究测试了这样一个假设：牛奶脂肪球膜（MFGM）成分可以通过增强脂肪组织的热生成和褐变来缓解高脂饮食喂养小鼠的肥胖，这一过程由肠道微生物群和短链脂肪酸（SCFAs）介导。MFGM成分的干预减少了体重，改善了肠道屏障的完整性，并降低了全身炎症。它上调了热生成基因（Ucp1、Pgc-1α和Prdm16）以及脂质分解基因（Pparα和Cpt-1α），同时抑制了脂肪组织中的脂质生成（Srebp-1c和Fas）。此外，MFGM成分恢复了肠道微生物平衡，增加了有益细菌如Akkermansia和Lactobacillus的数量，并使粪便中的SCFA水平恢复正常。相关性分析表明，包括Muribaculaceae、Lachnospiraceae_NK4A136_group和Akkermansia在内的特定菌属与SCFAs、热生成基因和紧密连接蛋白基因呈正相关，但与脂质生成基因呈负相关。总之，这些发现表明MFGM成分通过肠道微生物群和SCFAs介导的脂肪组织热生成和褐变来缓解肥胖。

引言

肥胖是一种慢性代谢紊乱，其主要特征是脂肪异常积累。由于经济发展和生活方式的变化，其患病率在全球范围内迅速上升。高脂饮食（HFD）的摄入被广泛认为是导致肥胖的关键因素，包括血脂异常、慢性炎症和胰岛素抵抗（Blüher, 2019; Kang, Kim, & Lee, 2017; Mukherjee & Aich, 2021）。因此，预防和减少肥胖受到了全球范围内的广泛关注。

肥胖的发展与脂肪组织密切相关。棕色脂肪组织（BAT）通过热生成直接促进能量消耗。BAT特异性表达Ucp1，该蛋白可以破坏线粒体膜上的质子电化学梯度，从而将脂肪酸氧化与ATP合成解偶联（Nguyen et al., 2020）。这一过程将脂肪酸氧化产生的能量转化为热量而不是ATP。作为主要的代谢储存库，白色脂肪组织（WAT）则致力于能量的保存和储存。高脂饮食会损害BAT的热生成功能并促进WAT的肥大，导致脂肪组织中脂肪过度积累。这种情况进一步促进了胰岛素抵抗和非酒精性脂肪肝病等代谢紊乱的发展（Gong et al., 2025; Zou et al., 2017）。然而，在寒冷暴露或外源性生物活性化合物的干预下，米色脂肪细胞可以上调Ucp1蛋白表达，获得类似BAT的特性；这一过程被称为WAT的褐变（Kang, Mukherjee, & Yun, 2019）。前沿医学研究表明，促进BAT激活和诱导WAT褐变可以增加能量消耗，改善失调的脂质代谢，是预防或治疗肥胖的有希望策略（Hong, Lin, Si, Yang, Dong, & Gu, 2019）。

肠道微生物群在调节肥胖方面起着关键作用，因为它通过影响宿主的能量获取、脂质代谢和WAT的褐变来调节体重。研究表明，肠道微生物群的变化——例如Bacteroidetes与Firmicutes的比例变化——会影响肥胖个体的饮食能量提取能力（Liu et al., 2019）。此外，将与肥胖相关的微生物群移植到无菌小鼠体内可以诱导明显的肥胖表型（Ridaura et al., 2013）。随着肠道微生物组学的进步和对“肠道微生物群-脂肪组织”轴理解的加深，脂肪组织中脂质代谢紊乱与肠道微生物群失调之间的紧密联系已经得到充分证实（Zhou, Xiao, Zhang, Zheng, & Deng, 2019）。短链脂肪酸（SCFAs）是肠道微生物群的主要代谢产物，作为微生物群与宿主之间的独特信号分子（Overby & Ferguson, 2021）。它们参与调节肠道屏障功能和能量代谢。SCFAs主要作用于脂肪组织，对宿主的代谢稳态至关重要。例如，它们可以结合FFAR2受体，刺激BAT活性，并与褐变基因Pgc-1α的表达显著正相关（Hu et al., 2016; Sameer, 2015; Wang, Chen, Christian, & Dai, 2025）。肠道微生物群的变化会调节肠道屏障，其功能障碍会导致细菌成分和代谢物进入全身循环，从而到达外周组织。这一过程与肥胖及相关代谢状况中的低度炎症有关（Rosendo-Silva, Viana, Carvalho, Reis, & Matafome, 2023）。

牛奶脂肪球膜（MFGM）是一种三层生物膜，包裹着牛奶脂肪球（Pan et al., 2022）。它是一种源自乳制品的生物活性成分，富含甘油磷脂、鞘脂和多种蛋白质成分（Lopez, Cauty, & Guyomarc'h, 2019）。据报道，MFGM成分具有多种益处，如改善肠道健康和大脑发育、减轻肥胖及其并发症、减少老年人的虚弱，以及具有抗癌、抗氧化和抗疲劳作用（Deoni, Beauchemin, D’Sa, & Consortium, 2025; Nie et al., 2024）。MFGM成分因其潜在的抗肥胖和相关的代谢紊乱作用而受到广泛关注。我们之前的研究表明，MFGM成分通过SREBP-1c/PPARγ/AMPK信号通路抑制高脂饮食喂养小鼠的肝脏脂质生成并促进脂解（Ji et al., 2024）。临床研究还表明，连续八周每天摄入富含MFGM的鲜奶油的超重成人比摄入同等量不含MFGM成分的黄油的成人具有更低的LDL胆固醇水平和较低的载脂蛋白B：载脂蛋白A-I比率（Rosqvist et al., 2015）。此外，Li等人（2018）的研究表明，MFGM成分的补充可以通过抑制脂肪生成和促进WAT的褐变样转化来预防饮食引起的肥胖。研究表明，膳食中的MFGM成分可以通过保护黏膜屏障和调节肠道微生物群来减少小鼠的结肠炎和肝脏损伤（Li, Gao, Du, Song, & Mao, 2018）。将MFGM成分加入高脂饮食可以重构肠道微生物群，从而缓解高脂饮食引起的小鼠结肠炎症和代谢性内毒素血症（Gong et al., 2020）。

肠道微生物群及其关键代谢物作为MFGM成分改善高脂饮食引起的肥胖中脂肪组织功能的核心途径的作用仍有待确定。本研究的主要目的是评估MFGM成分对高脂饮食引起的肥胖小鼠的脂肪组织热生成能力和褐变的影响。我们进一步探讨了其对肠道微生物群、屏障完整性和SCFAs代谢的影响。通过相关性分析，我们进一步探讨了MFGM成分是否通过调节肠道微生物群及其代谢产物来调节脂肪组织中的脂质代谢和热生成。这项研究旨在阐明MFGM成分的潜在抗肥胖机制，从而为乳制品副产品的的高价值利用和功能性乳制品（例如，强化MFGM的婴儿配方奶粉、用于体重管理的功能性奶粉）的开发提供理论和实验基础。此外，我们的研究还有助于开发具有调节肠道微生物群特性的乳制品，从而扩展MFGM成分在功能性乳制品领域的应用范围。

部分摘录

化学品、材料和饮食

商业ELISA检测试剂盒用于检测肿瘤坏死因子-α（TNF-α，目录号ml002095）、白细胞介素-6（IL-6，目录号ml063159）、白细胞介素-1β（IL-1β，目录号ml063132-1）、白细胞介素-10（IL-10，目录号ml002285）和活性氧（ROS，目录号ml009876-1），均购自上海酶联生物技术有限公司（中国上海）。商业生化检测试剂盒用于检测丙二醛（MDA，目录号A003-1-2）、总抗氧化能力（T-AOC，目录号A015-1-2）等。

MFGM成分缓解了高脂饮食引起的肥胖

体重的变化是评估小鼠肥胖程度的关键直接指标。根据图2A和图2B，对照组动物的体重最低，体重增加最慢。相比之下，高脂饮食喂养的小鼠体重增加迅速，Lee指数显著升高（图2C）（P < 0.05），证实了高脂饮食成功诱导了肥胖。MFGM成分的补充显著

讨论

肥胖是一个紧迫的全球公共卫生挑战，常与脂质代谢紊乱、全身炎症和肠道微生物群失衡有关（Jia et al., 2021）。我们的结果表明，MFGM成分的抗肥胖作用是通过脂肪组织的褐变和热生成来实现的，这得益于肠道微生物群的重塑和HFD喂养肥胖小鼠中SCFAs的生物合成增强。

体重、器官指数和Lee指数

结论

本研究提供了证据，表明膳食中的MFGM成分（500 mg/kg/天）可以有效对抗高脂饮食引起的肥胖、相关炎症和屏障功能障碍。这些改善伴随着脂肪组织热生成的增强、褐变的增加以及脂质代谢基因表达的改变，同时肠道微生物群组成也发生了显著变化。具体来说，MFGM成分的给药上调了热生成、褐变等

CRediT作者贡献声明

潘月：撰写——原始草稿、方法学、数据分析、概念化。任瑞琦：软件、资源。李艳：可视化、软件。李晓东：验证、监督。刘璐：验证、监督、项目管理。朱晓军：数据分析。季浩文：概念化

未引用的参考文献

Cheng et al., 2018; Han et al., 2018; Ji et al., 2024; Lee et al., 2019; Li et al., 2020; Wang et al., 2025; Zhang et al., 2019.

利益冲突声明

? 作者声明他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系可能会影响本文报告的工作。

致谢

本工作得到了黑龙江省自然科学基金的杰出青年项目（YQ2023C019的财政支持。