又雙叒叕發Cell，萬能熱點CNS級別文章新思路！

近幾年來，腸道菌群的研究如火如荼，腸道微生物已經被證明參與許多生理功能和影響眾多疾病的進程。腸道微生物發揮作用的主要途徑之一便是通過菌群本身或通過與宿主相互作用影響

文章背景

心血管疾病（CVD）是死亡率較高的疾病之一，文獻表明，二型糖尿病（T2DM）病人有更高的CVD和重大心臟不良事件（MACE：心衰梗死、休克、死亡）風險，但像血糖這樣的傳統T2DM監測指標並不能很好地預測CVD，針對這些指標的藥物對CVD也沒有很好的效果。這表明，T2DM可能通過其他代謝途徑影響CVD風險。

文章內容

非靶向代謝組學鑑定PAGln與CVD相關

對包含1162個受試者進行血漿非靶向代謝組學測定，其中糖尿病患者257人，3年內經歷MACE患者116人。結果發現，一種未知的代謝物m/z 265.1188 在所有個體中存在，並在糖尿病患者和MACE患者中顯著升高，鑑定該種代謝物為PAGln，之後通過同位素稀釋液相色譜-串聯質譜（LC / MS / MS）對另外4000個個體進行靶向驗證，鑑定出PAGln與T2DM引起高風險CVD相關。

腸道菌群在體內參與PAGln和苯乙酰甘氨酸的形成

為了確定PAGln的產生是否與腸道微生物相關，通過檢測人體基線水平（Pre-Abx）、7天覆合抗生素處理（Abx）和3周恢復期（Post-Abx）的PAGln水平，發現PAGln的水平受腸道微生物影響。文獻表明，人體中PAGln可在肝臟酶的作用下將苯乙酸（PAA）與谷氨醯胺（Gln）結合而形成，而PAA可由細菌分解苯丙氨酸（Phe）產生。值得注意的是，PAA也可與甘氨酸（Gly）結合形成苯乙酰甘氨酸（PAGly）。通過檢測發現，人體中形成更多的PAGln，而小鼠中形成更多的PAGly，二者在無菌鼠（GF）中均減少，再次驗證微生物參與二者的合成。

PAGln增強血小板刺激誘導的鈣釋放和對多種激動劑的反應性

作者根據PAGln與CVD的相關性，推測PAGln影響血小板功能。實驗發現，PAGln影響血小板粘附，並呈劑量和時間依賴性。此外，PAGln還促進了血小板對ADP，凝血酶受體激動肽（TRAP6）及膠原的反應性。

PAGln加速血小板凝集形成並增強體內血栓形成潛力

動物實驗發現PAGln可加劇頸動脈血栓形成。

腸道微生物基因porA和fldH體內調節宿主血栓形成潛力

文獻報道Phe主要由產孢梭菌（C. sporogenes）代謝為PAA和苯丙酸（PPA），其中參與反應的酶主要由porA或fldH基因編碼。於是作者構建缺乏porA或fldH基因功能的產孢梭菌突變株，結果發現，porA主要影響PAA產生，而fldH基因主要調節PPA產生。缺乏fldH基因可顯著影響血栓形成。

PAGln通過G蛋白偶聯受體發揮作用

後續研究發現，PAGIn可影響cAMP水平，結構比較發現，PAGIn結構類似兒茶酚胺，暗示PAGIn通過相關G蛋白偶聯受體發揮作用。通過SiRNA和阻斷劑實驗發現，PAGln作用於G蛋白偶聯受體，包括α2A、α2B和β2-腎上腺素能受體（ADR），來引起下游細胞反應。

之後作者使用抑制ADR的β受體阻斷藥，可顯著減少PAGln誘導的高血栓形成風險。

文章總結

文章通過對T2D和CVD個體進行非靶向代謝組測定，鑑定出預測CVD風險的未知代謝物PAGln，然後進行靶向驗證並預測CVD風險；之後鑑定PAGln合成的微生物依賴性，並鑑定出其關鍵基因fldH；後續動物實驗證明PAGln可增加血栓形成潛力，具體作用機制涉及α2A、α2B和β2- ADR等G蛋白偶聯受體。

該研究實驗設計完整，構思精巧，類似的文章此前常登上CNS主刊，如“Microbially Produced Imidazole Propionate Impairs Insulin Signaling through mTORC1”

該類文章思路可總結如下：

①非靶向代謝組學鑑定差異代謝物，靶向代謝組學進行驗證；

②抗生素處理、體外微生物發酵或無菌動物證明微生物參與代謝；

③動物模型驗證代謝物的作用；

④代謝基因鑑定，基因突變或缺陷菌株驗證微生物的體內作用；

⑤分子機制探究。

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