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肠道细菌才是制造“心血管保护分子”的工厂

2026-08-22 7558

近日研究揭示,一类被视为重要血管舒张因子及代谢调节分子的双亚硝酰铁配合物(DNICs),并非主要来自宿主细胞内的NO直接组装,而是在肠道微生物的催化下由饮食成分生成并进入全身发挥作用。研究在常规小鼠的外周组织中检出内源性DNICs,但在无菌小鼠中完全缺失,说明肠道菌群是体内DNICs形成的必要条件。

具体机制为:肠道中具有硝酸盐还原酶(NR)活性的共生菌,能够利用饮食中的无机硝酸盐与非血红素铁,在肠腔内高效合成具有生物活性的DNICs。这一过程可被补充硝酸盐或与柠檬酸铁联用显著增强;将粪菌与硝酸盐和铁共同培养亦能迅速产生DNICs信号。筛选显示,只有能将硝酸盐还原为亚硝酸盐的菌株才具备合成DNICs的能力。

有趣的是,抑制宿主的NO合成使体内DNICs下降约一半,但这并不意味着宿主细胞直接用NOS产生的NO组装DNICs,而是因为宿主NO被氧化成硝酸盐并分泌入肠道,成为微生物的底物。由肠道合成的DNICs在血液中相对稳定,通过配体交换(例如与蛋白半胱氨酸残基结合)进行远距离运输,避免了游离NO被血红蛋白迅速清除的命运。

功能上,DNICs本身并不需要大量释放NO就能发挥强效生物学作用。它们以极低浓度即可引发显著血管舒张,并通过两条关键通路影响代谢:一是强烈激活可溶性鸟苷酸环化酶(sGC),迅速提高cGMP水平;二是在细胞内浓度依赖性抑制LAT介导的L-亮氨酸摄取,阻断mTORC1激活,进而下调脂质合成转录因子SREBP1和限速酶SCD1,同时促进乙酰辅酶A羧化酶的磷酸化,从而抑制脂肪酸合成,改善脂质代谢失衡。

在多种小鼠心血管与代谢疾病模型中,经口给予合成DNICs或补充硝酸盐加柠檬酸铁,能显著逆转高血压、胰岛素抵抗和肝脏脂肪变性;在人类肝细胞模型中也观察到抗脂肪肝效应。这一发现为解释富含绿叶蔬菜与植物性食物的膳食对心血管疾病和脂肪肝的保护作用提供了新的生物学基础:绿叶蔬菜富含无机硝酸盐,坚果、豆类等富含非血红素铁,两者在肠道内在NR阳性菌的催化下可协同合成DNICs,从而源源不断地为机体提供“血管与代谢守护者”。

基于此,未来可从多条路径探索转化:通过膳食调整提升底物供应、开发携带特定NR活性菌株的益生菌制剂,或设计稳定的DNICs类药物或能靶向sGC与LAT通路的新型小分子,作为防治心血管与代谢疾病的新策略。

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