2026年9月，青海大学药学院高原特色中藏药资源开发利用与疾病防治研究团队在新锐一区TOP期刊《Food Bioscience》（IF=6.2）发表题为《Hules barley β-glucan alleviates type 2 diabetes mellitus in BKS/db mice: Insights from gut microbiota remodeling and liver metabolomics profiling》的最新研究成果。该研究得到国家自然科学基金项目（No. 82560845）和青海省科学基金项目（No. 2024-SF-126）的资助。青海大学药学院硕士研究生白娟为第一作者，栾广祥老师为通讯作者。
2型糖尿病已成为21世纪增长最快的重大慢性代谢性疾病之一。据国际糖尿病联盟（IDF）2025年发布的第11版《全球糖尿病地图》显示，2024年全球20至79岁成人糖尿病患者已达5.89亿，患病率为11.1%，其中T2DM占比超过90%，已成为重大公共卫生负担。
T2DM的核心病理特征为胰岛素抵抗（IR）与胰岛β细胞功能进行性衰竭，二者互为因果，形成恶性循环。近年来，大量流行病学研究和干预实验证实，膳食纤维摄入量与T2DM发生风险呈明确负相关。谷物β-葡聚糖作为一类可溶性膳食纤维，已被美国FDA批准可标示降低心血管疾病风险和餐后血糖应答的健康声称。
青稞（Hordeum vulgare var. Coeleste L.），又称裸大麦，是青藏高原特有的早熟、耐寒谷物，青海省为核心产区之一。青稞中β-葡聚糖含量显著高于普通大麦和小麦，且其独特的β-(1→3)(1→4)混合键连接方式赋予其优异的理化性质和生物活性。既往研究表明，青稞β-葡聚糖具有降血糖、降血脂、抗氧化和免疫调节等功能，但其作用机制多局限于单一通路或单一组织层面的探索，缺乏对肠道微生态-肝脏代谢轴的系统性整合研究。肠-肝轴作为连接肠道菌群与宿主代谢的关键桥梁，在T2DM发生发展中扮演重要角色，但HBG如何通过该轴发挥系统性抗糖尿病效应，此前尚未得到系统阐明。
本研究首次将肠道菌群基因组测序与肝脏非靶向代谢组学进行系统整合，结合组织病理学、蛋白质印迹、16S rRNA肠道菌群测序和UPLC-MS/MS肝脏非靶向代谢组学等多层次技术手段，从“微生物-代谢物-信号通路”多层级网络视角，全面解析了青稞β-葡聚糖（HBG）缓解2型糖尿病（T2DM）的新机制，主要研究成果如下：
1．HBG剂量依赖性改善糖脂代谢并激活肝脏PI3K/AKT/GLUT2通路
经过42天干预，HBG高剂量组（HBG-H）显著降低了T2DM小鼠的空腹血糖水平（第6周较MC组降低约30%，P<0.01），改善了口服葡萄糖耐量（OGTT曲线下面积显著减小），并降低了胰岛素抵抗指数（HOMA-IR）。同时，HBG-H明显缓解了模型小鼠的多饮、多食典型糖尿病症状，且对体重无显著影响。在脂质代谢方面，HBG-H显著降低了血清总胆固醇（TC）、甘油三酯（TG）和低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C），升高了高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C），并改善了肝功能酶学指标（AST、ALT）和氧化应激标志物（SOD、GSH、MDA），上述效应均呈现明确的剂量依赖性。在分子层面，蛋白质印迹结果显示，HBG-H显著上调了肝脏中p-PI3K/PI3K、p-AKT/AKT以及GLUT2的蛋白表达水平（P<0.01）。组织病理学检查进一步证实，HBG-H明显减轻了肝细胞的脂肪变性和空泡化，减少了脂滴积聚，同时改善了胰岛结构异常、外分泌组织侵入和纤维组织增生等病理改变，表明HBG不仅系统性地改善了全身糖脂代谢紊乱，还通过激活肝脏胰岛素信号通路直接保护了肝脏和胰腺等靶器官的结构与功能完整性。
图1 HBG对db/db小鼠代谢表型、组织病理损伤及PI3K/AKT/GLUT2信号通路的影响
2．HBG重塑肠道菌群结构并增加产短链脂肪酸有益菌丰度
16S rRNA测序显示，MC组与NC组在菌群组成上存在显著差异。HBG-H干预后，芽孢杆菌门（Bacillota）相对丰度从32.60%显著升至50.47%，拟杆菌门（Bacteroidota）从62.04%降至45.41%，B/B比值显著降低。在科和属水平上，HBG-H显著富集了毛螺菌科（Lachnospiraceae）、乳杆菌科（Lactobacillaceae）、颤螺菌科（Oscillospiraceae）和理研菌科（Rikenellaceae）等产短链脂肪酸的关键功能菌群，其中Ligilactobacillus属的相对丰度显著升高。这些菌群通过发酵膳食纤维产生丁酸盐、丙酸盐等短链脂肪酸，可调节肠道pH、抑制病原菌定植、降低肠道通透性和系统性炎症，从而改善胰岛素敏感性。
图2 HBG对db/db小鼠肠道菌群的影响
3．肝脏代谢组学揭示HBG调控多条脂质和氨基酸代谢通路
通过UPLC-MS/MS非靶向代谢组学分析，研究在正负离子模式下共鉴定出1127和1140种代谢物。差异代谢物筛选表明，HBG-H可显著逆转T2DM模型中异常变化的36种代谢物，这些代谢物涵盖脂质、核苷酸、氨基酸和碳水化合物等类别。KEGG通路富集分析显示，HBG主要调控亚油酸代谢、不饱和脂肪酸生物合成、花生四烯酸代谢、视黄醇代谢和嘌呤代谢通路。其中，亚油酸代谢是扰动最显著的通路，提示HBG主要作用于肝脏脂肪酸代谢网络。具体而言，HBG上调了亚油酸、精氨酸等保护性代谢物水平，下调了神经酰胺、ADMA和多种致病性磷脂代谢物。值得注意的是，精氨酸作为一氧化氮（NO）的唯一前体，其水平升高有助于改善胰岛血流和胰岛素分泌；而神经酰胺作为饱和脂肪酸诱导IR的关键介质，其下调则直接减轻了肝脏脂毒性。
图3 HBG对db/db小鼠肝脏代谢物表达的影响
4．肠道菌群-代谢物-生化指标关联网络构建
Spearman相关性分析全面揭示了菌群、代谢物与表型之间的内在联系。有益菌属（如Lachnospiraceae_NK4A136_group、Odoribacter、Alistipes、Candidatus_Saccharimonas）与HDL-C、GSH、SOD等保护性指标呈显著正相关，与FBG、TC、TG、ALT、AST、MDA等致病指标呈负相关。反之，促炎菌属（如Prevotellaceae_NK3B31_group、Parabacteroides、Ligilactobacillus）呈现相反的关联模式。更为关键的是，整合分析表明，Odoribacter、Alistipes等有益菌与ADMA、亚油酸和多种磷脂代谢物呈显著负相关，而与具有抗氧化活性的Cer [ns] d34:1和D-阿拉伯糖酸-1,4-内酯呈正相关，揭示了微生物群通过特定代谢产物影响肝脏胰岛素敏感性的潜在分子桥梁。
图4 肠道菌群-代谢物-生化指标关联网络图
本研究从“肠道菌群重塑—肝脏代谢重编程—PI3K/AKT/GLUT2信号激活”这一多层次调控网络出发，较为系统地揭示了青稞β-葡聚糖改善2型糖尿病的潜在作用机制，为青稞特色功能成分在2型糖尿病预防、辅助治疗以及功能食品开发中的应用提供了实验依据。
论文信息：Bai, J., Li, C., Peng, Q., Xue, S., Lian, X., Yao, X., Wu, K., Wang, Y., & Luan, G. Hules barley β-glucan alleviates type 2 diabetes mellitus in BKS/db mice: Insights from gut microbiota remodeling and liver metabolomics profiling. Food Bioscience, 2026, 84, 109814. https://doi.org/10.1016/j.fbio.2026.109814
