炎症性肠病（IBD）和溃疡性结肠炎（UC）与肠道免疫功能障碍和肠道菌群失调密切相关，5-羟色胺（5-HT）与肠道5-羟色胺受体（HTRs）信号传导已被证明可影响肠道炎症，但肠道菌群失调的肠道炎症中肠道5-HT信号的微生物调节机制还有待进一步阐明。

近期，中国农业大学戴兆来团队在ISME Journal （IF=10.8）期刊上发表了题为Gut microbiota dysbiosis deteriorates immunoregulatory effects of tryptophan via colonic indole and LBP/HTR2B-mediated macrophage function的文章，结合16S rRNA、代谢组学、宏基因组学和转录组学，验证了肠道菌群失调通过结肠吲哚和 LBP/HTR2B （G蛋白偶联受体1家族的5-羟色胺受体）介导的巨噬细胞功能削弱色氨酸的免疫调节作用，为制定新的饮食和治疗策略以改善肠道菌群失调相关的肠道炎症提供基础。（麦特绘谱提供色氨酸代谢谱靶向定量检测服务）

研究思路​

图1. 技术路线

1. 靶向代谢组学结果表明，利用DSS（硫酸葡聚糖钠）造模处理降低了小鼠结肠中色氨酸代谢物犬尿氨酸、黄嘌呤酸、烟酸、吲哚-3-乳酸（ILA）、吲哚-3-乙酸（IAA）、吲哚-3丙酸（IPA）和吲哚-3-甲醛的水平。Trp+DSS处理组小鼠结肠中犬尿氨酸、ILA、IPA、IAA、吲哚和3-甲基吲哚水平高于DSS组。在DSS处理前或DSS处理期间的Abx（抗生素）暴露都会导致结肠内ILA水平升高。与Trp+DSS组相比，DSS组和Trp+Abx+DSS组小鼠结肠中5-HT水平更高。

图2. 色氨酸和抗生素暴露对DSS小鼠色氨酸代谢物的影响

2. 16S rRNA基因测序分析表明，Trp处理和抗生素暴露时间显著影响了粪便微生物群落组成。Spearman相关性分析表明，微生物群落组成变化与炎症细胞因子和色氨酸代谢产物的水平有关。

图3. 色氨酸治疗和Abx暴露时间对DSS诱导小鼠肠道微生物群的调节存在差异

3. 粪菌移植实验（FMT）表明，经色氨酸预处理的微生物群落能减轻DSS诱导的结肠炎症状，降低促炎因子水平，并提高5-HT受体的表达。

图4. 富含Trp的微生物群减轻DSS诱导小鼠的结肠炎症状

4. 宏基因组测序表明，FMT-Trp组小鼠的结肠微生物群中Parabobacteroides和Enterococcus的相对丰度更高。FMT-Trp组中参与吲哚生成的色氨酸酶（TnaA）、胆汁酸水解酶（BSH）显著富集。

图5. FMT实验对受体小鼠肠道菌群代谢影响的宏基因组分析

5. 小鼠结肠转录组结果表明，与Abx+Trp+DSS组相比，HTR2B激动剂治疗组小鼠表现出5个上调基因和22个下调基因，包括LBP、CCL20、IκB-α。KEGG富集分析发现，DEGs在NF-κB、TNF-α和IL-17信号通路富集。

图6. HTR2B通过调节结肠内M1巨噬细胞极化和5-HT稳态来改善DSS诱导的结肠炎

小结​

本研究发现，在DSS（硫酸葡聚糖钠）诱导的小鼠结肠炎中，在DSS治疗前而非治疗期间使用抗生素（Abx）会削弱色氨酸（Trp）的免疫调节作用。富含色氨酸的肠道微生物群和微生物产生的吲哚对于缓解DSS诱导的伴有肠道微生物群失调的结肠炎症至关重要。吲哚通过减少脂多糖结合蛋白（LBP）水平和激活5-羟色胺受体2B（HTR2B）来减少M1型巨噬细胞极化，从而减轻结肠炎症。本研究结果为应用富含色氨酸的肠道微生物群及其代谢产物干预和治疗肠道微生物群失调相关的炎症性肠道疾病提供了新知。

参考文献

Gut microbiota dysbiosis deteriorates immunoregulatory effects of tryptophan via colonic indole and LBP/HTR2B-mediated macrophage function. ISME Journal. 2024

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本研究中通过对色氨酸及其代谢产物吲哚的检测，发现吲哚通过激活肠道中的5-HT受体HTR2B减少LBP的产生和M1型巨噬细胞的极化，从而减轻DSS诱导的结肠炎症。麦特绘谱色氨酸定量检测服务不仅涵盖了色氨酸本身的定量分析，还深入到了色氨酸代谢的三个主要途径：5-羟色胺（5-HT也称为血清素）、吲哚和犬尿氨酸途径，对这些途径上的多种关键物质成分进行了全面而精确的检测，为深入了解色氨酸代谢途径及其在不同生理和病理条件下的变化提供了有力工具，有助于揭示色氨酸代谢在疾病发生、发展和治疗过程中的作用机制，为疾病的预防和治疗提供新的思路和方法。