《Foods》:Ginseng Promotes White Adipose Tissue Browning: A Network of Thermogenic Pathways and Gut Microbiota Modulation
Luran Yang,
Yueqiao Li,
Jinghui Wang,
Da Li,
Yuguang He,
Xinyu Miao,
Mubai Sun,
Honghong Niu,
Zhengyang Luo and
Xinyan Zhou
+ 1 author
编辑推荐:
本综述系统阐述了人参(Panax ginseng)及其生物活性成分(如人参皂苷、多糖)通过调控β3-AR/cAMP-PKA、AMPK、PPARγ/PGC-1α等关键产热通路,直接上调UCP1、PRDM16、DIO2等标志物,并重塑肠道菌群及其代谢产物(如短链脂肪酸、胆汁酸),经由肠-脂肪轴、肠-肝轴、肠-脑轴等多器官交互网络,系统性促进白色脂肪组织(WAT)棕色化、增加能量消耗、改善代谢稳态的作用机制,为开发基于人参的体重与代谢健康管理策略提供了理论依据。
人参如何“点燃”白色脂肪:从细胞信号到肠道菌群的系统性调控
白色脂肪组织(WAT)主要负责能量储存,而棕色脂肪组织(BAT)则通过产热消耗能量。在特定刺激下,白色脂肪细胞可以向具有产热特性的“米色”脂肪细胞转化,这一过程称为白色脂肪组织棕色化,是增加能量消耗、对抗肥胖的关键机制。人参作为一种传统药食同源植物,其促进WAT棕色化的多层次调控网络正逐渐被揭示。
人参生物活性成分与产热信号通路
人参发挥代谢调节作用的核心物质基础主要包括人参皂苷、多糖、寡肽及膳食纤维等。其中,人参皂苷的研究最为深入,可根据其丰度和结构分为主要人参皂苷(如Rb1、Rb2、Rc、Rd、Re、Rg1)和稀有人参皂苷(如Rg3、Rh2、F1)。
这些成分通过激活多条细胞内信号通路,协同促进脂肪细胞的代谢重编程。β3-肾上腺素能受体(β3-AR)及相关信号 是经典的交感神经激活通路。人参皂苷如Rb1、F1等能够调制该通路,激活环磷酸腺苷(cAMP)/蛋白激酶A(PKA)级联反应,进而上调cAMP反应元件结合蛋白(CREB)的活性,最终驱动解偶联蛋白1(UCP1)等产热关键基因的转录。
AMP活化蛋白激酶(AMPK) 作为细胞能量状态的中央传感器,在人参诱导的棕色化过程中扮演枢纽角色。人参皂苷Rb1、Rg1、Rg3等可增强AMPK的磷酸化。激活的AMPK能抑制脂肪生成,同时促进脂肪酸氧化和线粒体功能,并与过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPARγ)及其辅助激活因子1α(PGC-1α)轴协同作用,共同上调包含PR域包含蛋白16(PRDM16)、UCP1、II型碘甲腺原氨酸脱碘酶(DIO2)在内的产热基因网络。
此外,PPARγ/PGC-1α轴 是调控脂肪细胞分化和线粒体生物合成的核心转录程序。人参活性成分通过调节此轴,直接促进米色脂肪细胞相关基因的表达。其他通路如磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)/蛋白激酶B(AKT)/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)通路也参与其中,共同构成一个复杂的信号网络,精细调控着白色脂肪向产热表型的转变。
肠道微生物群:系统调控的关键媒介
口服摄入的人参成分首先在胃肠道与肠道菌群发生相互作用。研究表明,人参能够显著重塑肠道菌群结构,增加如阿克曼氏菌(Akkermansia)、双歧杆菌(Bifidobacterium)、副拟杆菌(Parabacteroides) 等有益菌的丰度,并减少与炎症相关的菌群。这种菌群结构的改变,直接影响了菌群代谢产物的谱系,而这些代谢物成为了连接“肠”与“脂肪”乃至其他器官的关键信号分子。
短链脂肪酸(SCFAs) 如乙酸、丙酸、丁酸,是膳食纤维经菌群发酵的主要产物。它们不仅能作为能量底物,更能通过激活G蛋白偶联受体(GPR41/43)和抑制组蛋白去乙酰化酶(HDAC)来调节代谢。SCFAs可促进白色脂肪组织中UCP1和PRDM16的表达,并刺激肠道分泌胰高血糖素样肽-1(GLP-1)和肽YY(PYY)等激素,从内分泌角度系统性地支持产热和能量平衡。
胆汁酸(BAs) 代谢是另一条重要途径。人参及其皂苷(如Rg1, Rh4)可以调节法尼醇X受体(FXR)/胆固醇7α-羟化酶(CYP7A1)通路,影响胆汁酸的肠肝循环和池组成。次级胆汁酸如脱氧胆酸(DCA)能激活膜受体TGR5,进而增强棕色脂肪产热并诱导白色脂肪棕色化;同时,胆汁酸也能通过核受体FXR调节脂质代谢。人参通过调控“胆汁酸-受体-脂肪组织”轴,间接创造有利于棕色化的代谢环境。
尤为有趣的是,人参能够富集粪肠球菌(Enterococcus faecalis),该菌具有合成不饱和长链脂肪酸肉豆蔻脑酸(MA) 的能力。MA被证明可以作为一种脂质信号分子,通过敏化β3-AR相关信号,促进UCP1表达和白色脂肪棕色化,这构成了“肠道菌群-脂肪酸代谢物-脂肪组织”调控轴的生动例证。
“肠-X”器官轴:系统代谢的整合网络
人参的调节作用并非局限于脂肪细胞本身,而是通过一个多器官交互的网络实现,即“肠-X”器官轴。
- •
肠-脂肪轴:如上所述,菌群及其代谢物(SCFAs, MA)直接或间接作用于脂肪组织,调节其免疫微环境(如促进M2型巨噬细胞极化)和代谢状态,为棕色化提供许可性条件。
- •
肠-肝轴:人参皂苷Rh4通过调节菌群和胆汁酸代谢,影响肝脏的FXR和PPARα信号,改变全身脂质氧化和能量底物分配,从而系统性地影响脂肪组织的代谢和产热应答。
- •
肠-脑轴:人参可通过调节菌群代谢物,影响下丘脑的食欲调控神经元(如抑制AgRP/NPY神经元,激活POMC/CART神经元),并调节瘦素、胰岛素敏感性,减少能量摄入。同时,胆汁酸和SCFAs通过激活TGR5、FFAR2/3等受体,影响GLP-1等激素分泌,经由神经内分泌通路,间接增强交感神经张力,从而促进脂肪组织产热。
发酵处理的增强效应
发酵是一种提升药食同源物质功能活性的有效策略。发酵人参不仅改变了人参皂苷的组成(增加稀有皂苷比例),提高了生物利用度,还可能通过独特的菌群调节方式增强其功效。研究表明,发酵人参能更持续地激活AMPK等产热通路,并更显著地促进有益菌如阿克曼氏菌和乳杆菌(Lactobacillus) 的生长,从而在直接信号激活和间接菌群调节两个层面,可能对白色脂肪棕色化产生比未发酵人参更优的促进作用。
总结与展望
综上所述,人参促进白色脂肪棕色化是一个涉及多组分(皂苷、多糖等)、多通路(β3-AR/cAMP-PKA, AMPK, PPARγ/PGC-1α)、多器官(肠、肝、脑、脂肪)的复杂系统生物学过程。它并非简单地“开启”某个产热开关,而是通过调节细胞内能量传感网络和重建系统性的代谢沟通(尤其是肠道菌群介导的“肠-X”轴),优化整个机体的能量代谢稳态,从而创造一个利于白色脂肪向产热表型转化的微环境。
当前证据主要来源于临床前研究,要将这些机制发现转化为确凿的人类代谢益处,仍需进行严格的剂量标准化、长期安全性评估,并结合代谢影像学、组织活检和微生物组分析等功能验证手段的临床研究。尽管如此,该综述为我们理解膳食活性成分如何通过系统生理调节来影响代谢提供了一个精妙的“模型”,也为开发对抗肥胖及相关代谢性疾病的功能性食品指明了新的思路和方向。