Nat Microbiol |?任文凱團隊腸道菌群調控宿主支鏈氨基酸水平的機制

支鏈氨基酸（BCAA），包括亮氨酸（Leu） 、 異亮氨酸（Ile） 和 纈氨酸（Val），參與人體的生理和病理過程。作為必需氨基酸， 機體 維持適當水平的 BCAA 有利于肌肉生長 、 延緩衰老以及蛋白質合成【1-3】。然而，血清BCAA水平升高與肥胖、胰島素抵抗、2型糖尿病和心血管疾病有關【4-6】。因此，調 控 BCAA水平對健康和疾病管理至關重要。 影響BCAA水平的因素有很多，如 內源性因素 、 激素調節和營養狀況 等【7,8】。 近年來 ， 研究發現 腸道微生物 可 通過降解或合成BCAA來影響胃腸道腔內的BCAA水平，從而調節宿主BCAA水平【9,10】。然而， 關于 腸道微生物 是否通過 調 控 宿主內在BCAA代謝 來影響其水平仍未知 。腸道 微生物可通過多種多樣的機制調控宿主的氨基酸代謝， 如激活信號通路、產生代謝物和細胞外囊泡 等 。例如，之前的研究表明，羅伊氏乳桿菌和大腸桿菌通過激活MyD88/NF-κB信號通路，促進芳基烷基胺 N -乙酰轉移酶（AANAT）的表達，從而增強結腸褪黑素的產生【11】；另外， 鼠乳桿菌衍生的小RNAs調節豬多胺代謝【12】。因此，從腸道微生物與宿主互作層面解析腸道菌群對BCAA水平的調控機制至關重要。

2026年1月14 日，華南農業大學任文凱團隊在Nature Microbiology雜志上發表了一篇題為Gut microbiota-derived L-theanine promotes host branched-chain amino acid catabolism的文章，揭示了腸道微生物產生的L-茶氨酸通過促進宿主腸道BCAA分解代謝降低BCAA水平的機制。

研究人員發現無菌豬和無菌小鼠各組織中BCAA水平升高，使用多組學聯合分析發現，腸道乳桿菌的相對豐度與血清BCAA水平呈現顯著負相關，將腸道乳桿菌單菌定植于小鼠，降低了血清中BCAA的水平。

通過構建羅伊氏乳桿菌代謝物與豬小腸上皮細胞（IPEC-J2）體外共培養模型，結果發現，羅伊氏乳桿菌代謝物降低IPEC-J2胞內BCAA水平、 增加IPEC-J2細胞支鏈氨基酸轉氨酶（BCATs）的表達和分解代謝產物的水平 。通過非靶代謝組學篩選到了羅伊氏乳桿菌的代謝產物L-茶氨酸，L-茶氨酸同樣降低IPEC-J2胞內BCAA水平、增加 IPEC-J2細胞 BCATs的表達和分解代謝產物的水平。

在機制解析上，研究人員從轉錄與蛋白層面進行解析，L-茶氨酸通過抑制BCAT2基因組蛋白H3K27me3的修飾，以及DNA甲基化，促進BCAT2 mRNA 表達；L-茶氨酸通過抑制BCAT2蛋白泛素化，增加BCAT2蛋白穩定性。

綜上所述，本研究揭示了腸道菌群調控宿主BCAA水平的間接機制，羅伊氏乳桿菌產生的L-茶氨酸通過表觀遺傳調控和蛋白穩定性調節，增強 BCAT2 的表達與穩定性，促進BCAA分解代謝，從而降低血清 BCAA水平。這一發現為理解腸道菌群與宿主代謝互作提供了新視角，同時為肥胖、2型糖尿病等 BCAA相關代謝疾病的治療提供了潛在靶點。

https://www.nature.com/articles/s41564-025-02236-9

制版人：十一

參考文獻

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