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生命科学学院单昭/祁斌课题组揭示细菌色氨酸代谢激活溶酶体促进脂解机制

2026-03-02  

帮助“燃烧脂肪”的秘密武器,或许就藏在肠道里的微生物身上。2026年2月,云南大学生命科学学院单昭、祁斌课题组合作在PLOS Biology发表重要研究成果,揭示了肠道细菌通过色氨酸代谢产物——吲哚,激活宿主细胞溶酶体功能、进而促进脂质分解的全新机制。这一调控通路从线虫到哺乳动物肝细胞中高度保守,为脂肪肝、肥胖等代谢性疾病的治疗开辟了全新方向。

一、研究背景

非酒精性脂肪性肝病、肥胖等代谢相关疾病已成为全球高发的健康问题,脂质代谢紊乱和肝脏脂肪异常堆积是此类疾病的核心特征。溶酶体作为细胞内负责脂质降解的“核心工厂”,其功能失调是脂质代谢异常的关键推手。然而,长期以来,肠道菌群代谢产物如何调控宿主溶酶体功能、进而影响脂质稳态,始终是领域内亟待破解的重要科学问题。

二、主要发现

建立研究体系及其筛选:研究团队以秀丽隐杆线虫为模型,搭建溶酶体响应型脂质报告系统,筛选能够调控宿主脂质储存的细菌代谢状态。结果发现,大肠杆菌在营养丰富的培养基中生长时,能显著激活宿主脂质代谢通路、减少脂质堆积。通过细菌遗传筛选,研究团队最终锁定关键基因——色氨酸酶编码基因 tnaA:细菌通过 tnaA 基因代谢培养基中的色氨酸,产生吲哚,从而促进动物脂肪分解。

机制解析吲哚的“燃脂密码”:发现细菌色氨酸代谢产物吲哚充当溶酶体的“唤醒开关”,能显著增强溶酶体的酸化程度,提升溶酶体中水解酶的降解活性,使脂质降解工厂全力运转;同时,吲哚还特异性诱导溶酶体脂质伴侣 LBP-8 的表达与核转运,进一步放大脂质动员效应。溶酶体分解脂肪后释放的游离脂肪酸,通过线粒体β-氧化过程彻底“燃烧”,最终实现体内脂质堆积的有效减少。通过基因突变破坏溶酶体功能后,吲哚的降脂效应便完全消失,证实了溶酶体是吲哚发挥作用的核心靶点。

跨物种保守性与临床价值:这一机制在哺乳动物体系中得到充分验证。在人肝癌细胞系和小鼠原代肝细胞中,吲哚处理能显著提升溶酶体的酸化水平和降解能力,有效减少高脂环境下的肝细胞脂质蓄积。连续8周口服吲哚的小鼠,其分离出的原代肝细胞同样表现出显著增强的溶酶体活性,进一步验证了吲哚在体内对肝脏溶酶体功能的激活作用。

三、研究意义

本研究建立了“微生物-溶酶体-脂质代谢”调控轴,完整阐明了肠道菌群代谢产物调控宿主脂质稳态的分子机制。值得注意的是,在非酒精性脂肪肝等代谢性疾病患者中,普遍存在肠道菌群色氨酸代谢能力下降的临床特征,与本研究发现高度呼应。通过补充吲哚或靶向调控肠道菌群的色氨酸代谢能力,重新激活溶酶体的脂解功能,有望成为防治脂肪肝、肥胖等代谢疾病的全新潜在策略。

作者信息:云南大学生命科学学院博士研究生张柯楠、罗子涵为该论文共同第一作者,研究生陈燕、李燕、王朗、刘亚楠、杨睿智、李倩、赵家豪也参与了部分工作,单昭和祁斌为共同通讯作者。

致谢:感谢南方科技大学王晓晨教授,云南大学杨崇林、梁斌教授分享线虫株系;感谢云南省科技厅西南联合研究生院、国家自然科学基金、兴滇人才支持计划等经费资助。

原文链接:

https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3003685

来源:生命科学学院

编辑:张懿淼 责任编辑:李哲

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