科学家已追踪关键的肠道衍生代谢物如何从肠道移动到肝脏并进入循环系统，揭示了遗传因素、饮食习惯与肠道微生物组如何共同塑造代谢健康。研究表明，肝脏作为双向枢纽，与心脏交换肠道微生物组衍生的代谢产物。
由圣保罗研究基金会（FAPESP）支持并在美国哈佛大学工作的研究团队识别出一组代谢物，这些物质从肠道移动至肝脏，随后到达心脏，由心脏分布至全身。这些化合物影响肝脏关键代谢过程并调节身体对胰岛素的反应。研究者指出，该发现有望指导开发肥胖症和2型糖尿病的新型治疗策略。相关成果近期发表于《细胞代谢》期刊。
“肝门静脉将肠道大部分血液引流至肝脏，因此成为接收肠道微生物组产物的首要站点。在肝脏中，这些代谢物可被结合、转化或清除，随后进入全身循环，”该研究第一作者、巴西圣保罗大学里贝朗普雷图体育学院（EEFERP-USP）博士后研究员维托·罗塞托·穆尼奥斯（Vitor Rosetto Muñoz）解释道。他补充说明：“通过分析肠道流出血液与全身循环的外周血液，我们更精准地观测到肠道微生物组衍生代谢物在各部位的富集情况，进而阐明其对肝脏代谢及整体代谢健康的调节机制。”穆尼奥斯在美国哈佛医学院乔斯林糖尿病中心实习期间，在圣保罗研究基金会资助及研究员卡尔·罗纳德·卡恩（Carl Ronald Kahn）指导下完成此项研究。
近期研究日益表明，肠道微生物组在遗传因素与环境影响共同导致代谢疾病的过程中发挥核心作用。动物与人类实验均显示，肥胖症、2型糖尿病、葡萄糖耐受不良及胰岛素抵抗患者的肠道微生物群落，与健康个体存在显著差异。
识别关键代谢物
尽管学界已知肠道微生物组影响代谢健康，但精准定位驱动该效应的特定细菌或微生物产物，及其与肠道环境的互动机制仍具挑战性。为深入探究，本研究分析了肥胖与糖尿病易感性各异的小鼠血液代谢物。研究者采集肝门静脉（将肠道血液输送至肝脏的血管）及外周血液（从肝脏流向心脏后循环全身的血液）样本。
研究者指出：“常规研究多聚焦粪便样本或外周血液代谢物，但无法准确反映肝脏组织——这一与多种代谢疾病相关的关键器官——最初接收的物质。”
实验发现，健康小鼠肝门静脉中富集111种代谢物，外周血液中富集74种。然而，当易感肥胖与2型糖尿病的小鼠接受高脂饮食（富含脂肪）后，肝门静脉富集代谢物数量从111种骤降至48种，表明环境因素在此调节中具有决定性作用。许多代谢物与代谢综合征抵抗型小鼠同部位血液样本中的成分存在差异，证实宿主遗传基础对肝门静脉代谢物谱的形成至关重要。
穆尼奥斯强调：“环境因素与宿主遗传特性以复杂方式同肠道微生物组交互，由此产生的不同代谢物组合被输送至肝脏并进入外周循环。这些代谢物很可能在介导肥胖、糖尿病及代谢综合征的病理进程中发挥关键作用。”
未来研究方向
为明确哪些细菌及其副产物参与代谢物生成，研究者使用靶向特定肠道微生物的抗生素处理易感小鼠。结果显示，微生物组结构及肝门静脉与外周血液中代谢物比例均发生改变。该治疗显著提升延胡索酸（mesaconate）等代谢物水平——此类物质关联克雷布斯循环（细胞能量产生的核心代谢通路）。
基于此，研究者以延胡索酸及其异构体（分子式相同但结构不同的化合物）处理肝细胞。该处理有效改善胰岛素信号传导，并调控参与肝脏脂肪积累（脂质生成）与脂肪酸氧化的基因表达——二者均为维持健康代谢的关键过程。
穆尼奥斯总结道：“上述两部位血液中的代谢物，在介导微生物组对肝脏代谢的影响及高脂饮食相关2型糖尿病胰岛素抵抗的发病机制中扮演重要角色。”研究团队正致力于深入表征各类代谢物并解析其形成机制，此举将深化对微生物组代谢调控的理解，有望发现未来治疗代谢疾病的新型分子靶点。
参考文献：《门静脉富集代谢物作为肠道微生物组在胰岛素抵抗中的中间调节剂》，作者维托·罗塞托·穆尼奥斯（Vitor Rosetto Muñoz）等，2025年9月5日发表于《细胞代谢》期刊。
资助方：圣保罗研究基金会
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