哈喽啊，亲爱的小伙伴们，你们的好朋友阿星又来啦，大家最近的科研还顺利吗，阿星当然是十分希望大家一帆风顺啦，但是遇到挫折也不能轻言放弃，如果自己没有办法调节好自己的情绪，可以去找好朋友吃点好吃的，阿星也是偶尔会经历低潮呢，希望大家都能勇敢的战胜！客套话就说到这里，还是继续阿星的每日分享吧！
今天阿星想分享给大家的一篇文章是关于肠道的，由中山大学夏敏、柳雁团队发表在eBioMedicine上的名为“Gut microbial metabolism is linked to variations in circulating non-high density lipoprotein cholesterol”的研究论文，这篇文章联合了孟德尔随机化分析和转录组/代谢组/宏基因组分析，证明了肠道微生物代谢与循环中非高密度脂蛋白胆固醇之间的因果关系。对于疾病发病机制的研究，大部分文章都是基于转录组数据、代谢组数据、宏基因组数据，但是这篇文章在使用了代谢组/宏基因组数据之外，还使用孟德尔随机化分析，强强联合，更具有研究创新性！这篇文章的看点如下：
1.对微生物代谢产物的研究方法比较全面：通过整合宏基因组学、代谢组学和宿主基因分型方法，研究确定了3-吲哚丙酸和N-甲基色胺作为肠道微生物群影响non-HDL-c变化的关键效应分子。
2.在组学分析之后还添加了验证试验：代谢组学研究肠道微生物群与non-HDL-c的因果关系后，再次结合孟德尔随机化分析添加验证实验，使结果更加可靠。(ps：如果你近期想要创新课题思路，希望寻找更多有用的亮点来进行头脑风暴的话，欢迎大家扫码来找阿星，这里有新鲜出炉的可复现的创新思路，希望可以帮助到大家！)。
l题目：肠道微生物代谢与循环非高密度脂蛋白胆固醇的变化有关
l杂志：eBioMedicine
l影响因子：IF=9.7
l发表时间：2024年5月
公众号回复“星星”，即可领取原文献，文献编号为240808
研究背景
研究表明，非高密度脂蛋白胆固醇（non-HDL-c）动脉粥样硬化性心血管疾病（ASCVDs）重要的风险因素。尽管对低密度脂蛋白胆固醇（LDL-c）进行了最佳控制，但non-HDL-c水平较高的人群仍然面临更高的不良心血管事件风险。因此，确定新的降低non-HDL-c治疗方案可以改善ASCVD带来的全球负担。研究表明，肠道微生物群通过几种机制参与脂质代谢，但微生物代谢是否以及如何与non-HDL-c蛋白的变化有因果关系仍不清楚。
研究思路
首先寻找1361名样本，这些样本在收集前未使用降脂治疗和抗生素的个体，然后对1361名社区居民进行了元基因组、粪便宏基因组测序、基因分型和血浆代谢组学的综合分析，来确定将选定微生物物种与循环非HDL -c变化联系起来的关键分子传感器。最后进行孟德尔随机化（MR）分析，发现直肠真杆菌（E. rectale）和梭菌sp CAG_299通常与非HDL-c变异有关。
图1 研究思路图
主要结果
1.微生物种类导致了non-HDL-c的变异
对1361名无心血管疾病史、无降脂药或抗生素治疗史的参与者进行了分析。中位年龄为50岁（IQR：44-56），其中54.7%为女性。根据该队列中非高密度脂蛋白胆固醇的中位数水平，非高密度脂蛋白胆固醇高的人年龄更大，更可能是男性，血脂状况更差，此外，代谢紊乱的比例也更高（表1）。
表1 研究参与者的基线特征
粪便样本中的shotgun宏基因组测序共发现23个物种与non-HDL-c显著相关（图2a）。LASSO鉴定了8个主要来自厚壁菌门和拟杆菌门的物种（图2b和c）。在校正了可能影响肠道微生物群的潜在协变量后，5个物种与non-HDL-c显著相关（图2d）。与non-HDL-c升高的个体相比，Faecalibacterium prausnitzii明显更高（图2e）。综上所述，微生物种类与循环中的non-HDL-c密切相关。
图2 微生物物种对non-HDL-c变异有贡献
2.E. rectale和Clostridium sp CAG_299与循环non-HDL-c有因果关系
孟德尔随机化结果发现Clostridium sp CAG_299和E. rectale与non-HDL-c相关（图3a-b），Clostridium sp CAG_299增强循环non-HDL-c水平，而E. rectale抑制循环non-HDL-c水平。F. prausnitzii，P. disiens 和 P. goldsteinii与non-HDL-c无任何因果关系（图3c-e）。并且，反向孟德尔随机化分析表明，non-HDL-c对所有5个物种都没有显著的因果效应（图3f-j）。但在独立验证队列中，经年龄、性别、超重、吸烟和饮酒调整后，Clostridium sp CAG_299，E. rectale与non-HDL-c之间的负相关仍然显著（图3k-l）。
图3 所选物种与non-HDL-c之间的因果关系
3.肠道微生物群代谢能力的改变解释了non-HDL-c的变化
研究共发现26个代谢物与non-HDL-c显著相关，其中，TCA循环和由钴酸盐a，c-二酰胺I生物合成的腺苷钴胺（维生素B12生物合成的关键步骤）显示出与循环non-HDL-c最强的相关性（图4a）。当受试者根据该队列中non-HDL-c的中位数分为二元组时，d-果糖酸降解和己糖醛酸和己糖醛酸降解超途径（GALACT-葡萄糖酸降解的个体中明显受到抑制（图4b）。微生物还原三羧酸循环也显示出与不良脂质谱和HOMA-IR呈负相关，此外，发现参与d-半乳糖降解的代谢能力与较低水平的HDL-c密切相关，并在我们的结果中与TC和胰岛素抵抗呈负相关（图4c）。
图4 微生物功能与non-HDL-c变异密切相关
4.微生物相关代谢物与循环non-HDL-c密切相关
研究发现在8种潜在的与HDL-c因果关系显著相关的微生物效应因子中，慢胱氨酸、苯硫酸盐和低脱氧胆酸表达上调，而其他5种微生物相关代谢物表达下调（图5a）。肉氨酰甘氨酸在non-HDL-c升高的个体中显著降低（图5a），并与致动脉粥样硬化脂质、HOMA-IR和Clostridium sp CAG_299呈负相关（图5b）。相反，苯硫酸盐与non-HDL-c、TC和Clostridium sp CAG_299呈正相关（图5b）。与L-低胱氨酸与冠状动脉疾病患者死亡率风险增强之间的关联一致，低胱氨酸在non-HDL-c升高的患者中显著升高，并与LDL-c、TC、空腹血糖、腰围和E. rectale的降低呈正相关（图5a和b）。
图5 non-HDL-c相关微生物特征与血浆代谢物的相关性
5.3-吲哚丙酸和N-甲基色胺是non-HDL-c变异的关键微生物效应因子
在高non-HDL-c受试者中，由于高丰度的Clostridium sp CAG_299激活L-谷氨酸生物合成，消耗了大量的2-羟戊二酸。2-羟戊二酸水平的降低抑制了L-色氨酸降解XIII途径，最终导致3-吲哚丙酸的生物合成水平的降低。草酰乙酸丰度的降低抑制了L-天冬氨酸的生物合成，进而导致N-甲基色氨胺的产量减少。E. rectale丰度降低导致苹果酸脱氢酶表达降低，随后抑制三羧酸循环，导致草酰乙酸的产量减少。草酰乙酸降低抑制了L-天冬氨酸的生物合成，导致下游代谢产物N-氨基甲酰-L-天冬氨酸和L-二氢乳清酸的产量降低，从而阻碍了嘧啶的代谢，导致乳清酸的产量降低。
图6 微生物代谢物是non-HDL-c变异的影响因子
6.双向孟德尔随机化分析代谢物与non-HDL-c的变异之间的因果关系
尽管所有这3种代谢物在至少两种MR方法中均被发现与HDL-c相关，反向MR分析也支持non-HDL-c对乳汁酸的显著因果效应，表明只有3-吲哚丙酸和N-甲基色胺与还原的非HDL-c有因果关系。
图7 选定代谢物与non-HDL-c之间的因果关系
文章小结
该项研究除了通过基因组学和代谢组学对肠道微生物的代谢物进行研究分析之外，还联合孟德尔随机化分析添加了验证试验，使得肠道微生物群对non-HDL-c的因果效应的研究结果更加可靠。其实这篇文章图还是蛮多的，可见好的研究值得大家努力去完成，并且这篇文章花的钱也是蛮多的，各种测序，如果经费不足还是得注重创新才能拿下高分期刊，想要了解更多创意思路可以扫码联系阿星，这里有很多新颖的想法可以帮助到大家，赶快行动起来吧！
阿星有话说
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8 August 2024
