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Cell Metabolism: 色氨酸代谢是肠道菌群引发代谢综合征的关键因素!

众所周知,肠道菌群的代谢产物对宿主健康有重要影响,尤其是在代谢性疾病发展过程中,肠道菌群及其代谢物轮廓发生改变,而其中菌群如何影响疾病产生和发展的分子机制仍不十分清楚。

法国萨克雷大学的研究团队在《Cell Metabolism》上发表了题为Impaired Aryl Hydrocarbon Receptor Ligand Production by the Gut Microbiota Is a Key Factor in Metabolic Syndrome的研究文章,利用微生物16S测序+色氨酸靶向代谢揭示了代谢综合征肠道菌群生成芳香烃受体配体受损是代谢综合征的关键因素。

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研究材料:糖尿病和健康人群粪便,高脂饮食诱导和遗传诱导的小鼠代谢综合征模型

技术方法:糖尿病和健康人群粪便,高脂饮食诱导和遗传诱导的小鼠代谢综合征模型

实验路线图:

研究结果

1、代谢综合症病人粪便AhR活性及相关代谢物统计

通过对糖尿病和健康、根据BMI指数划分得到的代谢综合症患者以及相对健康的人群粪便检测,发现代谢综合症肠道菌群代谢色氨酸生成芳香烃受体(AhR)配体的能力显著减弱;而且AhR活性受损与代谢综合征呈现显著正相关。

2、代谢综合症小鼠肠道菌群和AhR配体发生显著改变

为了查明肠道菌群改变而引起的AHR配体减弱与代谢综合征之间的因果联系,研究者通过HFD饮食构建代谢综合征小鼠模型,发现与临床病人指标相似,HFD小鼠产生葡萄糖不耐和脂肪变性,同时肠道菌群产生AhR配体能力减弱导致AhR激动剂活性降低,伴随AhR目标基因Il22, Reg3g和Reg3b表达量显著降低,与之相反,犬尿氨酸浓度显著增高。16S测序表明HFD小鼠菌群结构发生变化,产生AhR配体的肠道菌群发生显著变化。

3、补充AhR激动剂或者AhR配体生产菌群L. reuteri可减缓HFD/基因诱导的代谢损伤

为了进一步确定肠道菌群对代谢损伤的功能,研究者给代谢综合征小鼠注射AhR激动剂Ficz或补充能生成大量AhR配体的罗伊氏乳杆菌CNCM I-5022,研究结果发现AhR激动剂Ficz或者罗伊氏乳杆菌虽不减轻肥胖,但改善了糖代谢、脂肪肝和血脂,以上结果证明AhR激动剂Ficz对HFD或者基因诱导的代谢综合征有较好的治疗效果。

4、补充AhR激动剂改善HFD诱导的肠壁屏障紊乱以及促进肠促胰岛素GLP-1生成

随后研究者研究AhR活性恢复对代谢综合征改善的分子机制,结果表明AhR信号的激活可以促进肠道屏障功能恢复、减少系统性炎症,并经AhR刺激肠内分泌细胞生成肠促胰岛素GLP-1来改善代谢综合征紊乱。

小编小结

本研究从代谢综合征患者粪便16S微生物测序入手,发现肠道菌群有显著改变,菌群生成芳香烃受体(AhR)配体的能力下降,从而引起肠道屏障损伤、减少肠促胰岛素GLP-1分泌,最终加剧代谢综合征。随后功能验证试验通过补充AhR激动剂或能生成大量AhR配体的益生菌,可改善这些问题,是防治代谢紊乱的新策略。

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