绘谱导读 | 顶刊揭秘：抑郁、房颤、肥胖或与肠菌代谢产物相关

通过代谢笼试验证实，R. ilealis处理不影响小鼠摄食量、能量消耗、氧气消耗量及呼吸交换率，生化检测进一步证实R. ilealis可显著降低血清和空肠中甘油三酯（TG）浓度。

通过粪便代谢组学分析发现，R. ilealis处理组与对照组的代谢谱存在显著差异，共21个差异代谢物与脂质代谢密切相关，其中五种代谢物与R. ilealis定植以及血清甘油三酯水平有着显著的关联，且OAA是R. ilealis调节肠道脂质吸收并预防饮食诱导肥胖的关键代谢产物。

通过体外以及体内实验发现，OAA可促进肠道脂质吸收，升高TG并上调脂质转运蛋白CD36和FABP2。通过生物素标记下拉联合蛋白质组学分析发现，26S蛋白酶体非ATP酶亚基3（PSMD3）促进YTHDF2泛素化降解，OAA处理进一步降低YTHDF2蛋白水平。

通过m⁶A检测发现OAA处理可显著降低肠上皮细胞的整体m⁶A甲基化水平，m⁶A甲基化的Rxrb是OAA-PSMD3-YTHDF2信号通路中调节脂质吸收的关键靶点。

通过对抑郁症患者与健康人群的脑脊液、血浆、粪便进行代谢组学分析，发现抑郁症患者粪便肌酸显著升高，而血浆与脑脊液肌酸显著降低。进一步在小鼠慢性社交挫败应激 (CSDS) 模型中也发现与人一致的肌酸分布失衡。

通过给小鼠外源性补充肌酸，发现显著降低了强迫游泳与悬尾实验不动时间，且补充肌酸有效预防了由CSDS引起的缺陷，但是抗生素清除菌群后，肌酸抗抑郁效果完全消失。

通过对患有抑郁症的患者和健康对照者进行宏基因组测序，发现不同组之间的双歧杆菌属丰度存在显著差异，其中抑郁症患者中假长双歧杆菌（B. pseudolongum）和青春双歧杆菌（B. adolescentis）显著减少，且它们的丰度与血浆肌酸水平呈正相关。

通过液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）分析显示，假长双歧杆菌定植的无菌GF小鼠其血浆中肌酸-d5的水平显著高于接受PBS处理的对照组。

通过机制研究发现，双歧杆菌的代谢产物乙酸可通过升高组蛋白H3K27乙酰化水平，激活肠上皮细胞Slc6a8启动子，从而上调肌酸转运体Slc6a8的转录与蛋白表达。最后结合临床试验发现，在抗抑郁药基础上联合双歧杆菌+肌酸干预4周，可显著提升抑郁症患者血浆肌酸水平，并显著降低HAMD抑郁评分。

研究首先验证了肠杆菌来源吲哚的致病作用。在无菌CKD小鼠中分别定植产吲哚的野生型大肠杆菌和不产吲哚的突变株，结果表明吲哚可显著加重肾损伤。同时，实验观察到肠道硝酸盐水平升高，这为后续揭示机制提供了线索。

进一步研究发现，向正常小鼠直接注射硫酸吲哚酚即可上调肠道iNOS并增加硝酸盐水平，证明该毒素是硝酸盐产生的直接诱因。接着，细菌竞争实验显示，在慢性肾病小鼠肠道内，能利用硝酸盐的野生型大肠杆菌相对缺陷型占据绝对优势，使用iNOS抑制剂可完全消除此生长优势，确证了宿主iNOS是硝酸盐的唯一来源。该内容揭示了“肾功能受损→硫酸吲哚酚蓄积→激活iNOS→产生硝酸盐→促进大肠杆菌生长”的因果链条。

在证实硝酸盐能促进大肠杆菌生长后，研究进一步探究其是否也增强该菌的产吲哚毒性。体外实验显示硝酸盐直接提升了大肠杆菌的吲哚产量；体内实验则发现，在慢性肾病小鼠或肠道本已富集硝酸盐的基因修饰小鼠中，定植的大肠杆菌均产生过量吲哚。这表明，硝酸盐既是其生长的“营养源”，也是增强毒性代谢的“功能开关”。

最后，对CKD患者与健康对照的粪便微生物进行体外培养。结果显示，尽管在基础条件下两者产吲哚无差异，但仅在提供硝酸盐时，CKD患者的粪便微生物会产生显著更多的吲哚。这直接证实，CKD患者的宿主硝酸盐水平升高是改变其菌群功能、加剧毒素前体生产的必要条件。

研究者首先从Cancer Dependency Map数据库筛选一组具有NRF2持续激活特征的“NRF2on”癌细胞系，并以胆管癌为模型，通过代谢通量分析确认了这些细胞确实具有更高的胱氨酸消耗和SLC7A11表达，且该消耗不被谷胱甘肽合成抑制剂所阻断，提示存在新的代谢去路。

随后，通过非靶向同位素示踪技术鉴定出29种半胱氨酸衍生物，其中包括20种新分子，并且这些新分子的丰度能清晰地将NRF2on与NRF2off细胞区分开，表明NRF2激活系统性重塑了半胱氨酸代谢。

机制研究显示，一类主要新代谢物为“糖–半胱氨酸”结合物，其由半胱氨酸与糖磷酸或羰基化合物通过硫醚键（不可逆或可逆）形成，涉及非酶促及酶促反应。

进一步在NRF2活化的小鼠肺癌模型和携带特定突变的人类肺鳞癌样本中，均检测到了此前发现的糖-半胱氨酸结合物，且其水平在NRF2活化的肿瘤中显著更高。综合遗传与药理学干预，研究建立了明确的因果链：NRF2激活 → 上调转运蛋白SLC7A11 → 细胞过量摄取胱氨酸 → 细胞内半胱氨酸堆积 →与糖代谢物反应生成结合物。

研究者随后发现在高胱氨酸环境中，依赖xCT大量摄取胱氨酸的NRF2on细胞增殖显著受损，而NRF2off细胞则不受影响。通过使用β-巯基乙醇或N-乙酰半胱氨酸直接提升细胞内半胱氨酸水平，可完全重现此毒性表型及相应代谢变化，这证明损害增殖的核心因素是“过量半胱氨酸”本身。

研究者通过代谢干预实验发现了两种细胞应对这种压力的机制。一是代谢消耗：促进半胱氨酸流入谷胱甘肽合成并缓解增殖抑制。二是可逆螯合：补充丙酮酸可与半胱氨酸可逆结合形成2MTDC，有效“隔离”游离半胱氨酸，减少不可逆结合物的生成。这些发现表明，不可逆的糖-半胱氨酸结合物水平可作为反映细胞内游离半胱氨酸压力和毒性程度的生物标志物。

非靶向代谢组学分析：相比于非糖尿病骨折患者（n=11），发现麦芽酚的水平在T2DM患者（n=11）中显著积累，提示其可能与糖尿病骨脆性相关。

动物实验：在糖尿病和正常小鼠模型中，通过饮用水长期补充麦芽酚，发现麦芽酚仅在糖尿病小鼠中引起严重骨丢失，而在正常小鼠中无显著影响。

细胞实验：通过RNA测序和Western blot等实验，发现麦芽酚在高糖下抑制成骨细胞的Wnt/β-catenin通路，从而阻碍骨形成，并且增强破骨细胞的NF-κB通路活化，从而促进骨吸收。麦芽酚的作用高度依赖葡萄糖环境，而胰岛素治疗能完全逆转骨损伤。

靶向代谢组学验证：相比于非糖尿病骨折患者(n=49)，糖尿病骨折患者(n=17)血清中麦芽酚水平显著更高。并且T2DM患者血清麦芽酚水平与骨折发生风险呈正相关。

非靶向代谢组初步分析：相比于健康对照（n=10），高血压患者（n=10）血浆中的乙酸水平显著降低。靶向代谢组学进一步验证：高血压患者（n=60）血浆中的乙酸水平显著低于健康对照者（n=30）。相关性分析：血浆乙酸浓度与血小板活化标志物呈负相关。

16S rRNA测序分析：在健康对照组（n=10）中显著富集了多个与短链脂肪酸产生相关的菌属，而这些菌属在高血压患者（n=10）中显著减少。粪便菌群移植（FMT）实验：移植高血压患者菌群的大鼠血栓形成能力显著增强。

磷酸化蛋白质组学：相比于对照组，乙酸处理血小板会导致血小板活化通路显著下调和cAMP信号通路显著上调。通过基因敲低、基因敲除小鼠及结合实验，发现乙酸激活Olfr78后，启动cAMP/PKA信号轴，进而调控VASP磷酸化、钙离子动员和RhoA通路，最终抑制血小板活化。

高纤维饮食干预能上调小鼠血浆乙酸水平。并通过激活血小板Olfr78受体，显著抑制FeCl3诱导的微血管血栓形成，并在心肌梗死模型中减轻心肌损伤、缩小梗死面积。

首先，研究者对AF患者粪便进行16S rRNA及宏基因组测序，发现R. gnavus丰度显著降低，且与血清IVA水平正相关。临床靶向代谢组学证实AF患者血清IVA下降，且低IVA水平与AF消融后5年复发风险升高相关，提示R. gnavus-IVA轴与AF进展密切相关。

为验证R. gnavus的因果作用，研究者采用GF小鼠模型，通过共饲养或直接灌胃R. gnavus进行菌群重建。经食管电生理学评估发现，R. gnavus定植可显著降低血管紧张素II（Ang II）或主动脉缩窄（TAC）诱导的AF易感性、发作时长及左房纤维化，表明该菌对AF具有直接保护作用。

机制研究表明，R. gnavus可通过关键酶vorC将亮氨酸转化为IVA；vorC过表达或敲除实验进一步证实，其为IVA生成及抗AF效应的关键决定因素。

为阐明IVA的作用机制，研究者对TAC小鼠心房组织进行转录组测序，发现IVA下调基因富集于炎症反应及焦亡通路。蛋白免疫印迹显示IVA抑制STAT3磷酸化及GSDME剪切。在HL-1心肌细胞中，IVA通过结合GPR109A受体，降低cAMP/PKA/CREB信号，进而阻断STAT3对GSDME启动子的转录激活。

最后，为验证GSDME的核心地位，研究者使用AAV介导的基因敲低及GSDME敲除小鼠，发现缺失GSDME可完全消除IVA对AF的保护作用。临床房颤患者心房组织中pSTAT3与GSDME表达上调且核共定位，IVA水平与之负相关，证实该通路在人体中的病理意义。

首先，为筛选关键情绪调节菌，研究者对IBS模型小鼠进行16S rRNA测序，发现Alistipes属的丰度降幅最大，且与行为学指标显著相关。进一步物种分析锁定A. shahii。在抗生素处理的小鼠中回补A. shahii，并通过旷场、悬尾和强迫游泳实验证实，该菌能显著逆转IBS小鼠的焦虑与抑郁样行为，从而确立了其因果作用。

在此基础上，为阐明菌群影响情绪的具体代谢物，研究者采用非靶向及色氨酸靶向代谢组学分析，发现吲哚在IBS小鼠和患者粪便中均显著降低，且其水平与A. shahii丰度及情绪评分呈负相关。通过灌胃补充吲哚，可恢复IBS小鼠血清吲哚水平并改善行为，由此证明吲哚是关键的信号分子。

进一步地，为探究吲哚减少的机制，研究者检测了细菌色氨酸酶（TnAse）的活性。结果显示，IBS小鼠粪便中的TnAse活性及tnaA基因丰度均下降。通过直肠给予TnAse抑制剂可诱导正常小鼠出现情绪障碍，而补充TnAse则能挽救IBS小鼠的表型，从而证实TnAse是该通路的限速酶。

接下来，为确定吲哚的中枢作用靶点，研究者检测了全脑AhR的表达，发现其在IBS小鼠vDG颗粒细胞的细胞核中特异性减少。电生理及钙信号记录表明，吲哚可恢复vDG神经元的放电及行为相关活动。

最后，为验证vDG在该通路中的充分必要性，研究者采用化学遗传学操控进一步证实，激活vDG可改善行为，而抑制性DREADD则阻断吲哚的治疗效果。进一步在vDG条件性敲除AhR，完全消除了A. shahii或吲哚的抗抑郁作用。基于以上发现，使用临床AhR激动剂地奥司明，可显著激活vDG神经元并改善IBS情绪症状，从而展示了明确的临床转化潜力。

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