铁皮石斛（Dendrobium officinaleKimura&Migo）是一种传统的名贵滋补中药材，是浙江温州的一味道地药材。它具有抗氧化、抗癌、调节免疫等多种药理功效，在很多亚洲国家被广泛使用。本课题组前期研究发现，提前干预铁皮石斛水提物与铁皮石斛多糖可以使链脲佐菌素（STZ）诱导的糖尿病小鼠的血糖降低，表明铁皮石斛对预防糖尿病具有一定的功效。目前石斛多糖被认为是最主要的药效物质基础，膳食纤维是一种多糖，它既不能产生能量，也不能被肠道消化吸收。因此，曾一度被认为是一种没有营养的物质而不能得到足够的重视。但随着科学技术的飞速发展与进步，膳食纤维被营养学家补充认定为第七类营养素，和传统的六类营养素蛋白质、脂肪、碳水化合物、维生素、矿物质与水并列。研究表明膳食纤维虽然不能消化吸收，但可以通过改变肠道微生物的组成进而影响机体代谢，是时下比较热门的各类保健品的重要组成成分。但是关于铁皮石斛膳食纤维对代谢综合征的影响及其具体机制尚未研究。
　　因此，本研究首先利用实验设计方法优化酶-化学法制备铁皮石斛膳食纤维的最佳工艺流程，然后考察提取出的石斛水溶性膳食纤维对高脂饮食诱导的肥胖小鼠肥胖病与胰岛素抵抗疾病的预防作用，结合核磁共振代谢组学技术研究其潜在的代谢机制，在微生物水平上通过16s rRNA基因测序方法探究其对微生物的组成与变化的影响情况，找出代谢物与菌群之间的联系，最后通过分子生物学技术探究其对炎症水平与糖代谢通路方面的改善作用。
　　结果表明，实验设计方法优化可以有效提高铁皮石斛膳食纤维的提取率，最终实现总膳食纤维提取率达到47%，其中水溶性膳食纤维为10%。动物实验结果表明，相对于高脂饮食组，小鼠经铁皮石斛水溶性膳食纤维干预后体重与白色脂肪含量均有一定程度的下降，高胰岛素血症导致的胰岛素抵抗疾病也有所改善。代谢组学分析显示，高脂饮食后小鼠代谢模式与正常饮食组发生区分，而干预了铁皮石斛膳食纤维的小鼠代谢模式与高脂饮食组也有所区分。干预铁皮石斛膳食纤维后小鼠血清中脂蛋白与葡萄糖含量显著下降，能量代谢相关产物肌酸，乳酸，琥珀酸含量显著升高；小鼠肝脏中能量代谢相关产物琥珀酸，乳酸含量显著升高，用于改善胰岛素分泌紊乱的谷氨酰胺含量也显著升高；小鼠粪便中能量代谢相关产物琥珀酸，乳酸含量显著升高，会导致胰岛素抵抗的芳香类氨基酸酪氨酸和苯丙氨酸含量显著下降，与肠道菌群代谢相关的短链脂肪酸乙酸，丙酸和丁酸含量均升高；同时，血清与肝脏中的抗氧化应激物质牛磺酸含量也显著升高。微生物测序分析显示，干预铁皮石斛膳食纤维后，能有效预防肥胖和胰岛素抵抗的Dubosiella菌属含量显著升高，炎症标志菌Mucispirillum菌属的含量显著下降，与胰岛素信号通路相关的Streptococcus菌属含量显著下降。分子水平分析结果显示，相较于高脂饮食组，干预了铁皮石斛膳食纤维的小鼠抗炎因子表达升高，促炎因子表达下降；脂肪内的产热因子表达也有所升高；胰岛素信号通路被激活，促进了肝糖原的合成，从而降低了血清中的葡萄糖；糖代谢相关基因表达水平也有所改善，恢复到正常水平。
　　综上所述，本研究揭示铁皮石斛膳食纤维可能通过上调能量代谢增加葡萄糖消耗，下调芳香类氨基酸代谢减弱胰岛素抵抗以及上调抗氧化应激产物保护肝脏来实现对肥胖和胰岛素抵抗的治疗作用；同时通过改变肠道微生物的结构与组成促进肝糖原的合成以及胰岛素信号通路的激活，预防炎症的发生。本研究通过代谢组学，微生物组学和分子生物学技术详细阐明了铁皮石斛膳食纤维对高脂饮食诱导的肥胖小鼠减肥和降糖的作用机制，对临床上针对代谢综合征患者的治疗有着重要的指导意义，为糖尿病的预防及治疗提供新的思路，也为铁皮石斛膳食纤维的开发和运用提供更强有力的理论指导和保障。