IF23.2！突破！南京中医药大学最新《Cell Host & Microbe》与桔梗多糖、肠道共生拟杆菌衍生泛酸缓解代谢综合征有关

【写在前面】：本期推荐的是由南京中医药大学中药过程控制与智能制造技术国家重点实验室、南京中医药大学第一临床医学院医学代谢组学中心等研究团队合作近期发表于Cell Host & Microbe(IF23.2）的一篇文章，揭示肠道共生拟杆菌衍生泛酸可缓解代谢综合征。

【期刊简介】

【题目及作者信息】

泛酸（PA），即维生素 B5，可由肠道共生菌合成，但微生物来源的 PA 对代谢健康的贡献尚不明确。本研究发现，代谢综合征（MetS）患者的微生物 PA 供应量减少，且该现象与肠道屏障功能受损及疾病严重程度相关。通过同位素示踪、细菌培养及无菌定植实验证实，微生物 PA 溯源分析表明，脆弱拟杆菌（Bacteroides fragilis）是主要贡献菌种，且其 PA 生物合成依赖 panC 基因。在 MetS 模型中，定植野生型脆弱拟杆菌（而非 ΔpanC 突变株）可恢复 PA 水平、维持肠道屏障完整性、减轻内毒素血症，并改善代谢功能障碍。机制上，微生物 PA 合成需依赖宿主泛酸激酶活性：在结肠类器官及体内实验中，沉默泛酸激酶 2/3（PANK2/3）会抑制辅酶 A（CoA）/乙酰辅酶 A 代谢，阻断 KLF4 相关分化程序，并削弱微生物 PA 的保护作用。最后，采用植物源多糖可富集产 PA 的脆弱拟杆菌，并恢复结肠内 PA 水平，这为维持结肠稳态及促进代谢健康提供了一种有效策略。

图文摘要

本研究基于人类代谢综合征（MetS）队列，发现肠道微环境中PA水平局部降低与菌群失调相关，尤其是拟杆菌属菌群的丰度下降。以脆弱拟杆菌作为模型共生菌，我们证实panC是PA生物合成的关键基因，并构建了panC突变株。将野生型或panC突变株接种至无菌及高脂饮食（HFD）小鼠体内后，结果显示：共生拟杆菌中panC介导的PA生物合成可为结肠微环境提供PA，从而维持肠道屏障完整性并缓解MetS症状。从机制上看，PA通过宿主泛酸激酶2/3（PANK2/3）依赖性通路促进结肠上皮细胞分化，增强紧密连接完整性及黏液分泌功能，这一过程可能涉及调控分化相关基因（如KLF4）的组蛋白乙酰化修饰。本研究揭示了脆弱拟杆菌panC依赖性PA生物合成通路在塑造局部结肠微环境中的关键作用，及其对宿主健康的深远影响。这不仅拓展了当前关于微生物源性B族维生素在维持宿主健康中作用的认知，更为重建肠道屏障功能及缓解MetS提供了潜在策略。

植物多糖可作为肠道内共生拟杆菌的碳源。桔梗（*Platycodon grandiflorum* (Jacq.) A. DC.）——一种在东亚地区广泛食用的传统食用及药用植物——提取的益生元桔梗多糖（PP），在与高脂饮食小鼠粪便或拟杆菌菌株共培养时，可显著提高培养上清液中的PA浓度，这可能与PP对拟杆菌的促生长作用有关（图S8A–S8C）。我们进一步探究PP是否能在体内增加拟杆菌的丰度并提升结肠PA水平。PP处理显著提高了粪便中PA水平（图7A），而ABS处理则消除了这一效应（图7B），同时改善了多项代谢指标（图7C–7F）。此外，PP处理还降低了 LBP 及促炎细胞因子水平（图7G–7J），并上调了紧密连接蛋白的表达（图7K–7N）。16S rRNA测序结果显示，拟杆菌的丰度显著增加（图7O）。

【结果部分】

1.整合人类与小鼠粪便代谢组学分析揭示：PA 是一种源自微生物群的代谢物，与代谢综合征（MetS）相关。

2.补充PA可缓解 HFD 诱导的代谢综合征小鼠的代谢功能障碍，并恢复肠道屏障完整性。

3.代谢综合征患者体内产PA的拟杆菌属菌种数量减少。

4.脆弱拟杆菌中 PA 生物合成途径的缺陷会降低其缓解代谢综合征的能力。

5.结肠 PANK2/3介导 PA驱动的干细胞分化，从而维持肠道屏障完整性并缓解代谢综合征（MetS）。

6.PANK依赖性乙酰辅酶A代谢通过组蛋白乙酰化作用维持KLF4相关的结肠上皮细胞分化。

7.桔梗多糖(PP)-益生元可促进拟杆菌属衍生的聚酸（PA）生成，并改善代谢指标。

对照组饮食喂养的小鼠及接受低剂量（PPL）或高剂量（PPH）PPs处理或未处理的 HFD 饮食喂养小鼠的粪便PA含量。数据以均值±标准差表示；每组n=7–8。(B)接受抗生素治疗的 HFD 饮食喂养小鼠，无论是否补充PPH，其粪便PA含量。数据以均值±标准差表示；每组n=6–7。(C)小鼠在12周内的体重变化。数据以均值±标准差表示；每组n=8。（D–F）小鼠的 OGTT 曲线(D)、ITT曲线(E)及相应的AUC(F)。数据以均值±标准差表示；每组n=4。（G–J）小鼠血清中 LBP (G)、 TNF -α(H)、IL-6(I)及IL-1β(J)的浓度。数据以均值±标准差表示；每组n=8。（K–N）小鼠结肠Occludin、ZO-1及Claudin-1的代表性免疫组化染色及定量分析结果。比例尺为50 μm。数据以均值±标准差表示；每组n=8。(O)接受PPH处理或未处理的 HFD 饮食喂养小鼠粪便微生物群16S rRNA测序的线性判别分析（LDA）。

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