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一项研究表明，肝脏充当双向枢纽，交换肠道微生物群衍生的代谢产物……
一项研究表明，肝脏充当双向枢纽，与心脏交换肠道微生物群衍生的代谢产物。
由 FAPESP 资助、在美国哈佛大学开展研究的一个研究团队发现了一系列代谢物，这些代谢物从肠道转移到肝脏，然后到达心脏，再由心脏将它们输送到全身。
这些化合物会影响肝脏中的关键代谢过程，并影响身体对胰岛素的反应。作者表示，这些发现最终可能指导治疗肥胖症和2型糖尿病的新策略。该研究近期发表在《细胞代谢》（Cell Metabolism）杂志上。
“肝门静脉将大部分来自肠道的血液引流至肝脏。因此，它是接收肠道微生物群产物的第一站。在肝脏中，这些产物可以被结合、转化或消除，然后进入体循环，”该研究的第一作者、巴西圣保罗大学里贝朗普雷图体育学院（EEFERP-USP）的博士后研究员维托·罗塞托·穆尼奥斯解释道。
“通过分析离开肠道的血液和循环于全身的外周血液，我们能够更准确地观察肠道微生物群衍生的这些代谢物在各个部位的富集情况，以及它们如何影响肝脏代谢和代谢健康，”穆尼奥斯补充道。这项研究是他在美国哈佛医学院乔斯林糖尿病中心实习期间进行的，他获得了圣保罗研究基金会（FAPESP）的奖学金，并在研究员卡尔·罗纳德·卡恩的指导下完成的。
近期研究日益表明，肠道微生物群在遗传因素和环境因素如何导致代谢性疾病方面发挥着核心作用。动物和人体研究均揭示了肥胖、2型糖尿病、葡萄糖耐量异常和胰岛素抵抗患者与健康人群之间肠道微生物群落的显著差异。
尽管科学家们知道肠道微生物群会影响代谢健康，但要确定哪些特定的细菌或微生物产物驱动这些影响，或者它们如何与肠道环境相互作用，仍然具有挑战性。
为了进一步探究这个问题，这项新发表的研究检测了不同肥胖和糖尿病易感性小鼠血液中的代谢物。研究人员分别采集了肝门静脉（将血液从肠道输送到肝脏）和外周血（血液从肝脏流向心脏，然后再循环到全身）的样本。
“通常情况下，研究倾向于观察粪便或外周血中存在的代谢物，但这并不能准确反映最先到达肝脏组织的物质，而肝脏是一个重要的代谢器官，与各种疾病有关，”该研究人员说。
该研究发现，健康小鼠肝门静脉中富集了111种代谢物，外周血中富集了74种。然而，当易患肥胖症和2型糖尿病的小鼠摄入高脂饮食后，肝门静脉中富集的代谢物数量从111种减少到48种。这表明环境因素在这一调控过程中起着决定性作用。
这些代谢物与从另一种对代谢综合征具有抵抗力的小鼠的同一部位采集的血液中发现的代谢物有所不同。这表明，遗传基础在决定肝门静脉代谢物谱方面也起着至关重要的作用。
“这表明环境和宿主的遗传因素都能以复杂的方式与肠道微生物群相互作用。由于这些相互作用，不同的代谢物组合可能会被输送到肝脏，随后进入外周循环。这些代谢物可能在导致肥胖、糖尿病和代谢综合征的疾病中发挥重要作用，”穆尼奥斯说。
为了更好地了解哪些细菌及其代谢产物参与了这些代谢物的产生，研究人员用一种靶向特定肠道微生物的抗生素治疗了易患肥胖症和糖尿病的小鼠。正如预期的那样，小鼠的肠道菌群以及外周血和肝门静脉中代谢物的比例都发生了变化。
该疗法增加了中康酸等代谢物，中康酸与克雷布斯循环有关，克雷布斯循环是细胞能量产生的重要代谢途径。
基于这一结果，研究人员用中康酸及其异构体（分子式相同但分子结构不同的化合物）处理肝细胞。这种处理改善了胰岛素信号传导，并调节了参与肝脏脂肪积累（脂肪生成）和脂肪酸氧化的基因——这些过程对健康的代谢至关重要。
“因此，在这两个部位血液中发现的代谢物在介导微生物群对肝脏代谢的影响以及与高脂肪饮食相关的 2 型糖尿病胰岛素抵抗的发病机制中发挥着重要作用，”穆尼奥斯说。
研究人员目前正致力于更好地表征每种代谢物，并探究它们的形成机制。这将有助于我们更深入地了解微生物组在代谢中的作用，并可能发现未来可用于治疗代谢性疾病的分子。
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