近日，菠菜导航生物工程学院、生物反应器工程国家重点实验室叶邦策教授团队在肠道微生物代谢与宿主健康研究领域取得重要进展，相关成果以“The microbiota-dependent Tryptophan Metabolite Alleviates High-fatdiet-Induced Insulin Resistance through Hepatic AhR/TSC2/mTORC1 axis”为题，发表于国际权威综合性科技期刊《美国科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States ofAmerica, PNAS)。
近年来，肠道菌群-色氨酸代谢成为多种疾病研究的热点。色氨酸代谢产生的多种生物活性化合物可以调节包括炎症、代谢、免疫等人体生理功能。二型糖尿病（T2D）是一种由遗传和环境因素引起的代谢性疾病，高脂饮食会导致肠道微生物菌群失调，影响宿主的葡萄糖代谢，进而导致T2D的发生，因此肠道微生物与宿主相互作用在饮食诱导的T2D发病机制中发挥关键作用。
叶邦策教授团队通过比较正常饮食和高脂肪饮食小鼠的肠道微生物组和代谢组，发现色氨酸的代谢物5-羟基吲哚-3-乙酸(5-HIAA)在胰岛素抵抗小鼠中的浓度显著降低，并证实这与肠道细菌Burkholderia spp和其特定微生物酶活性相关。经过定量补充5-HIAA可明显改善高脂肪饮食小鼠的葡萄糖耐受和肥胖，保持肝脏胰岛素敏感性。接着，研究人员揭示了是由5-HIAA通过AhR/TSC2/mTORC1轴调节肝脏胰岛素信号转导，从而有效改善胰岛素抵抗。最后，该研究利用T2D患者的临床样本进行了结果验证。
综上，该研究揭示了肠道微生物调控的5-HIAA缺乏，对二型糖尿病的发生与发展具有促进作用，为临床早期诊断二型糖尿病提供了新的标志物。此外，该工作为后续通过工程化改造肠道微生物维持宿主体内的小分子化合物水平，达到预防和治疗代谢紊乱性疾病提供了一种新方法。
菠菜导航叶邦策教授、周英教授和浙江工业大学漆楠教授为论文的共同通讯作者，菠菜导航生物工程学院博士研究生杜伟和浙江工业大学硕士生蒋珊珊为共同第一作者。该研究得到了国家自然科学基金重点项目和国家重点研发计划项目的支持。
论文链接：http://doi.org/10.1073/pnas.2400385121