肠道微生物群对代谢相关脂肪性肝病（MAFLD）的发展起着关键作用，尽管特定细菌菌株及其代谢产物的具体贡献尚不清楚。作者的研究发现在MAFLD患者和健康对照之间，微生物群落结构和代谢组学特征存在显著差异。拟杆菌属的单形拟杆菌（Bacteroides uniformis，B. uniformis）在MAFLD中是最显著减少的物种，并且与肝脏脂肪变性和BMI呈负相关。将MAFLD患者的粪便微生物群移植到ABX小鼠中会导致MAFLD样症状的出现，而B. uniformis的给药通过抑制肠道脂肪吸收、通过肠-肝轴将脂肪组织中的游离脂肪酸（FFA）流入肝脏以及IRE1α-XBP1s介导的脂肪生成和铁死亡来缓解疾病进展，这一结果得到了肝脏转录组学和蛋白质组学分析的证实。己二酸（Hexadecanedioic acid，HDA）被确定为B. uniformis产生的一种关键代谢产物，能够改善MAFLD症状。从机制上讲，B. uniformis衍生的HDA还抑制了脂肪的吸收和运输，并通过门静脉进入肝脏，抑制IRE1α-XBP1s介导的脂肪生成和铁死亡。B. uniformis及其潜在的代谢产物HDA可能通过调节IRE1α-XBP1s轴来调节MAFLD的进展。这项研究为MAFLD中的肠-肝轴提供了新的见解，并基于特定微生物及其代谢产物提供了有前景的治疗靶点。
1、 MAFLD患者的微生物组特征
微生物多样性分析显示，与健康对照组（HC）相比，MAFLD组的Shannon指数降低（图1a），且两组间的β多样性存在显著差异（图1b）。种水平的比较表明，B. uniformis和Phocaeicola dorei在健康对照组（HC）中的丰度高于MAFLD患者（图1c）。线性判别分析效应大小（LEfSe）鉴定出B. uniformis是MAFLD中最为减少的物种（图1d）。几种微生物物种与MAFLD的临床参数存在相关性，包括丙氨酸氨基转移酶（ALT）、天门冬氨酸氨基转移酶（AST）、γ-谷氨酰转移酶（GGT）、空腹血糖（FPG）、尿酸（URIC）、甘油三酯（TG）、胆固醇（CHOL）、低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）和高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）。B. uniformis与HDL-C水平呈正相关，与碱性磷酸酶（ALP）呈负相关（图1g）。
图1 HC和MAFLD患者肠道微生物组的多样性和组成差异
2、 MAFLD患者血浆中的代谢组变化
PCA用于识别差异代谢物（图2a）。PLS-DA模型的验证确认了不存在过拟合（图2b）。火山图揭示了1800种不同的代谢物，这些代谢物区分了健康对照（HC）组和MAFLD组（图2c）。基于人类代谢组数据库（HMDB）对差异代谢物进行分层分类，大多数差异代谢物是脂质和类脂分子，以及有机酸及其衍生物（图2d）。KEGG通路分析表明，多个代谢通路存在显著紊乱，例如酪氨酸代谢、氨基酸生物合成、与癌症相关的中心碳代谢、苯丙氨酸代谢以及甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢（图2e–f）。差异丰度评分（DA Score）分析显示，氨基酸生物合成和代谢显著上调（DA评分=1），而亚油酸代谢和PPAR信号通路活性在MAFLD中显著下调（图2e）。按VIP值排名的前10种差异代谢物包括6种上调代谢物：吲哚丙酮酸、吡咯啉、β-丙氨酸、DL-多巴、网状新碱和γ-谷氨酰异亮氨酸，以及4种下调的差异代谢物：溶血磷脂酰胆碱（p-18:1（9Z））、苯巴比妥、大豆素和溶血磷脂酰胆碱（20:0/0:0），这些代谢物与MAFLD背景下的临床指标存在强相关性（图2g）。对通过LEfSe鉴定的前10种微生物物种（相对丰度超过0.01%）和前10种差异代谢物进行了相关性分析（图2h）。Dorea longicatena与溶血磷脂酰胆碱（20:0/0:0）呈强负相关。溶血磷脂酰胆碱（20:0/0:0）和苯巴比妥与多种微生物物种存在强关联（图2h）。
图2 血清代谢分析显示，与HC相比，MAFLD患者有明显的改变。
3、 MAFLD患者的肠道微生物群移植到小鼠体内足以诱导出MAFLD症状，而B. uniformis则能够改善MAFLD。
通过将健康对照（HC）、MAFLD患者以及B. uniformis的粪便样本移植到经抗生素介导的微生物群耗竭后的C57BL/6小鼠体内，评估了肠道微生物群（GM）在MAFLD中的作用（图3a）。宏基因组分析和qPCR证实了B. uniformis的成功定植。在高脂饮食（HFD）组与其他HFD干预组之间未观察到能量摄入的显著差异。干预12周后，与HFD组相比，HC-FMT组和B. uniformis组的小鼠显示出更低的体重、肝脏重量、肝脏指数、附睾脂肪重量和eWAT指数，而在MAF-FMT组中则发现病情加重（图3b–f）。干预12周后，与HFD组相比，Bu组的小鼠显示出更低的体重、肝脏重量、肝脏指数、eWAT重量和eWAT指数，而在MAF-FMT组与HC-FMT组相比则发现病情加重（图3b–f）。这些发现表明MAFLD患者的肠道微生物群（GM）定植能够诱导小鼠出现类似MAFLD的表型，而来自健康对照（HC）的肠道微生物群或B. uniformis则能够缓解疾病的进展。
图3 粪便微生物群移植和Bu补充剂对HFD诱导的MAFLD小鼠肥胖和肝脏组织病理学的影响
4、B. uniformis通过肠-肝轴抑制肠道脂肪吸收并抑制IRE1α-XBP1介导的脂肪生成
通过qPCR和WB分析表明，与正常饮食（NC）组相比，高脂饮食（HFD）倾向于增加回肠上皮细胞中脂肪酸转运蛋白CD36和与乳糜微粒合成相关的因子MTP的表达水平（图4（a–b））。在脂肪组织中，HFD喂养似乎适度降低了PPARγ的表达，PPARγ是脂肪细胞分化的一个重要调节因子，同时降低了参与脂肪酸处理的蛋白FABP4的表达（图4（c–d））。有趣的是，B. uniformis的给药显示出潜在的能够部分抵消这些与HFD相关的改变，例如CD36、MTP、PPARγ和FABP4的表达模式。qPCR分析显示，与正常饮食（NC）组相比，高脂饮食（HFD）组小鼠肝脏组织中MTP和DGAT2的mRNA表达水平显著更高，而B. uniformis给药有效下调了HFD喂养小鼠中这些基因的表达（图4e）。与这些发现一致，WB分析显示，与NC组相比，HFD组小鼠肝脏组织中p-IRE1α、p-IRE1α/IRE1α比值、XBP1s、XBP1u、XBP1s/XBP1u比值、DGAT2和MTP的蛋白表达水平显著升高（图4f）。值得注意的是，与HFD组相比，B. uniformis干预显著降低了这些指标的表达。此外，与NC组相比，HFD组小鼠血清中的VLDL水平显著更高，而B. uniformis给药有效下调了HFD喂养小鼠中这些指标的表达（图4g）。
图4 B. uniformis抑制脂肪吸收和转运以及IRE1α-XBP1介导的翻转发生。
5、B. uniformis通过Nrf2/SLC7A11/GPX4通路抑制IRE1α-XBP1-Hrd1介导的铁死亡
与健康对照（HC）相比，MAFLD患者的血清Fe²⁺和铁蛋白水平升高，并与肝脏脂肪变性（HS）呈正相关。在高脂饮食（HFD）组中观察到相应的增加，并且在MAF-FMT组中更为显著，而HC-FMT和Bu干预均显著降低了这些指标（图5a–b）。与HFD组相比，Bu组小鼠的肝脏Fe²⁺水平降低，活性氧（ROS）产生减少，谷胱甘肽（GSH）水平增加（图5c–e），并且与铁死亡相关的线粒体异常更少（图5f）。通过在MAFLD小鼠模型中进行qRT-PCR和WB分析验证了这一通路（图5g–h）。
图5 Bu减轻小鼠的铁死亡并改善MAFLD进展
6、己二酸（HDA）被鉴定为由B. uniformis产生的功能性代谢产物
为了探究B. uniformis影响MAFLD的代谢机制，对经抗生素处理（ABX）后灌胃B. uniformis三个月的小鼠的粪便（图6a）、门静脉血清（图6b）和肝脏组织（图6c）进行了非靶向代谢组学分析。与此同时，对B. uniformis培养上清液进行的非靶向代谢组学分析鉴定出218种显著升高的代谢物（图6d）。进一步分析了队列中MAFLD患者的血清代谢组学数据。利用维恩图对这五组数据进行交叉比较表明，HDA可能作为一种由B. uniformis产生的代谢物，对MAFLD的进展有所贡献（图6e）。对培养上清液中的代谢物进行KEGG通路分析发现，B. uniformis显著影响了代谢过程，特别是脂肪酸生物合成。B. uniformis的基因组分析鉴定出参与HDA合成途径（己二酰-[ACP]→己二酸）的一个基因（EC：3.1.2.14，FASN）。这些结果表明，HDA与B. uniformis密切相关，可能是MAFLD发病机制中的关键代谢产物。
图6. 代谢组学鉴定HDA为介导Bu在MAFLD小鼠中治疗效果的关键生物活性代谢产物
7、HDA抑制肠道脂肪吸收、通过肠-肝轴将脂肪组织中的游离脂肪酸（FFA）流入肝脏以及肝脏XBP1介导的脂肪生成
通过qPCR和Western blot分析表明，与正常饮食（NC）组相比，PBS组倾向于增加回肠上皮细胞中脂肪酸转运蛋白CD36和与乳糜微粒合成相关的因子MTP的表达水平（图7a–b）。在脂肪组织中，PBS组似乎适度降低了PPARγ的表达，PPARγ是脂肪细胞分化的一个重要调节因子，同时降低了参与脂肪酸处理的蛋白FABP4的表达（图7c–d）。有趣的是，HDA的给药显示出潜在的能够部分抵消这些与高脂饮食（HFD）相关的基因和蛋白表达模式的改变，例如CD36、MTP、PPARγ和FABP4。HDA干预显著降低了这些指标的表达，与PBS模型组相比。此外，与NC组相比，PBS组小鼠血清中的VLDL水平显著更高，而HDA有效下调了HFD喂养小鼠中这些指标的表达（图7g）。
图7 HDA抑制脂肪吸收和运输，以及IRE1α-XBP1介导的脂肪生成
本研究结果表明MAFLD患者与健康对照在菌群结构和代谢谱上存在显著差异。其中单形拟杆菌（Bacteroides uniformis）在MAFLD患者中减少最显著且与肝脏脂肪变性程度及BMI呈负相关。MAFLD患者表现出明显的脂肪酸和氨基酸代谢紊乱。 B. uniformis及其潜在的代谢产物HDA可能通过抑制肠道脂肪吸收、通过肠-肝轴将脂肪组织中的游离脂肪酸（FFA）流入肝脏以及调节IRE1α-XBP1s轴，从而对MAFLD的进展起到调节作用。这些发现为理解MAFLD的肠-肝轴机制提供了新视角并为开发基于特定微生物及其代谢产物的靶向治疗策略奠定了基础。未来的研究应进一步评估B. uniformis和HDA的临床潜力，特别是它们在改善肝功能和调节代谢稳态方面的作用。此外，将B. uniformis与其他治疗策略（如饮食干预和药物治疗）相结合，可能会增强其在MAFLD管理中的疗效，并为患者提供更全面的治疗选择。
参考文献
Zhang D, Li D, Chen S, et al. Bacteroides uniformis-generated hexadecanedioic acid ameliorates metabolic-associated fatty liver disease. Gut Microbes. 2025 Dec;17(1): 2508433. doi: 10.1080/19490976.2025.2508433.
