多发性硬化症（MS）是一种核心神经系统（CNS）的慢性自身免疫性疾病，是年青东谈主非创伤性神经功能搅扰的主要原因。实验性自身免疫性脑脊髓炎（EAE）行为MS主要的自身免疫性动物模子APP下载安装IOS，会导致核心神经系统炎性病变、脱髓鞘、轴突丧结怨神经功能搅扰。哺乳动物和细菌色氨酸代谢齐是MS发病机制的进击治愈因子，可是其中具体的作用机制、肠谈微生物组的致病变化以及与宿主的相互作用尚不显著。

2022年11月23日，好意思国佛蒙特大学的Theresa L. Montgomery,等在Microbiome发表了题为“Lactobacillus reuteri tryptophan metabolism promotes host susceptibility to CNS autoimmunity”的著述。该谈判发现罗伊氏乳杆菌（Lactobacillus reuteri）不错代谢色氨酸产生多种生息物，这和该菌株基因组上多种可将膳食色氨酸代谢为吲哚生息物基因关连。本谈判期骗色氨酸靶向代谢组学，通过动物模子和体外教练发现罗伊氏乳杆菌代谢产生吲哚生息物可激活芳醇烃受体并增强T细胞反映产生IL-17，增强自身免疫，这为改日进一步靶向肠谈菌群过甚代谢物缓解神经炎症提供了新主意。

著述称号: Lactobacillus reuteri tryptophan metabolism promotes host susceptibility to CNS autoimmunity

期刊：Microbiome

发表时间：2022年11月

影响因子：15.5

谈判材料：罗伊氏乳杆菌、小鼠血清

组学时候：靶向色氨酸代谢组学

一、谈判念念路

二、谈判效果

01、乳杆菌的基因组及卵白组学特征分析

本谈判是基于前期分离得回的三种乳杆菌基础上，比较分离菌株与合并物种的细菌菌株之间的基因组和卵白质组学的相反。通过基因组分析发现了区分与L. reuteri、L. murinus和 L. johnsonii亲缘关系最近的菌株（图1D-F）。同期，L. reuteri 和 L. murinus的同样性比任何一种菌株与L. johnsonii的同样性更高（图1G）。为了推断L. reuteri独有位点的机制后劲，使用细菌泛基因组分析器具（BPGA）将卵白质编码基因分红核心和从属实践，并绘图到KEGG和COG数据库中（图H-J）。这些效果标明乳杆菌分离株内代谢后劲的总体相反，以及L. reuteri菌株氨基酸期骗率的提升。

图1乳杆菌的生物信息学分析 （图源：Montgomery TL, et al., Microbiome, 2022）

02、体外实验

本谈判期骗靶向代谢组学时候平直评估L. reuteri产生的代谢物在体外对色氨酸可用性的治愈。该实验主要通过与添加或不添加1mM色氨酸的培养基比较，检测单一培养中L. reuteri显耀治愈的细菌和哺乳动物色氨酸代谢物的散布情况（图3B-C）。并通过具体的数值反映基础培养基与添加L. reuteri的培养基以及添加与不添加色氨酸之间吲哚-3-乳酸、吲哚-3-乙酸、色胺、吲哚-3-乙醛酸、吲哚-3-乙醛、N-乙酰色氨酸、犬尿氨酸、犬尿胺酸和色氨酸总量的变化（图3D-L）。说七说八，L. reuteri不错产生多种新的和已知的色氨酸生息代谢物，并标明其可能与宿主的犬尿氨酸路线相竞争。

图2 L. reuteri产生的色氨酸代谢居品（图源：Montgomery TL, et al., Microbiome

03、小鼠血清的组学分析

色氨酸的消费禁锢了核心神经系统自身免疫，而况初度将色氨酸依赖性EAE发病机制与L. reuteri磋磨起来。为了信托色氨酸律例对体内系统代谢谱的举座影响，在EAE病程长达30天后，从喂食低浓度色氨酸和高浓度色氨酸的小鼠中汇集血清，并进行靶向代谢组分析。小鼠的血清样本进展出彰着的相反聚类，大概不雅察到很多典型的哺乳动物色氨酸代谢物（图5A-D）。除了系统性色氨酸相干代谢物的编削外，喂食低浓度色氨酸的小鼠胆酸相干代谢物加多，包括4-胆甾醇-3- 1、次牛磺酸、熊脱氧胆酸盐和6-β-羟基石胆酸盐（图5E-H）。此外，喂食低浓度色氨酸的小鼠也败落轮回中的烟酰胺，包括N1-甲基-4-吡啶酮-3-甲酰胺、N1-甲基-2-吡啶酮-5-甲酰胺和烟酰胺自己（图5I-J）。综上，低色氨酸饮食介导的EAE禁锢进展为细菌和哺乳动物色氨酸代谢物的彰着减少，烟酰胺代谢减少，胆汁酸加多。

图3 小鼠血清的组学分析（图源：Montgomery TL, et al., Microbiome, 2022）

04、甲酚是L. reuteri色氨酸依赖性增强自身免疫易理性的标记物

为清晰解L. reuteri起初的代谢变化如安在饮食色氨酸存在的情况下导致自身免疫倾向，期骗靶向代谢组学分析了饮食侵略一周后B6对照菌群和B6+LJ菌群定植的小鼠的血清。小鼠的血清样本进展出彰着的相反聚类（图6A-D）。跟着色氨酸可用性的加多，L. reuteri的定植导致甲酚代谢居品、对甲酚硫酸盐和对甲酚葡萄糖醛酸盐的显耀升高，而况这两种甲酚的丰采也与疾病的严重进度相干（图6E-F）。这些效果标明L. reuteri 治愈naïve小鼠轮回代谢居品的水平，甲酚代谢物的色氨酸依赖性加多行为后续疾病病理学增强的标记。

图4 甲酚是L. reuteri增强自身免疫倾向的标记物

05、色氨酸代谢物之间的回击衡与自身免疫增强关连

随后对喂食高浓度色氨酸和低浓度色氨酸的小鼠进行了30天EAE疗程，并对L. reuteri定植的代谢影响进行了评估，从而信托L. reuteri色氨酸依赖性EAE加剧相干的代谢变化。区分喂食低浓度色氨酸和高浓度色氨酸的小鼠中轮回代谢物水平的聚类因L. reuteri的存在而彰着分离（图7A-D）。在高浓度色氨酸喂养的小鼠中，L. reuteri减少了组氨酸相干的代谢物，加多了肉毒碱说合的长链脂肪酸和鞘磷脂或含有鞘磷脂的代谢物（图7L-M）。同期，L. reuteri促进多种含咪唑代谢物的色氨酸依赖性加多（图7E-J）。总之，这些数据信托L. reuteri起初的自身免疫增强与新式色氨酸生息咪唑的升高以及吲哚和哺乳动物犬尿氨酸代谢物的减少关连。

图5 L. reuteri起初的自身免疫增强机制（图源：Montgomery TL, et al., Microbiom

三、小结

肠谈共生微生物L. reuteri通过饮食中色氨酸的代谢大概促进实验性自身免疫病。L. reuteri的基因组和代谢组的分析揭示了色氨酸判辨代谢的种种化代谢库，而况色氨酸利费用的律例改善了EAE，减少了吲哚生息物的丰采，并治愈了CNS靶向的T细胞反映。说合在MS患者中细菌色氨酸代谢失调的新谈判，咱们的谈判说明了这一代谢轴的因果作用，并奠定了机制基础。

四、拜谱小结

色氨酸代谢受肠谈微生物平直或障碍治愈，其代谢居品具有免疫、代谢、神经治愈功能。本谈判通过L. reuteri的基因组和代谢组的分析揭示了色氨酸判辨代谢的种种化代谢库。行为一家多组学时候处事公司，拜谱生物专注于为客户提供完善的多组学处事，现在拜谱生物全新推出靶向色氨酸代谢物的检测，一次性可对36种代谢物进行准信托性定量分析，全面掩饰3条色氨酸代谢通路，接待各人推敲！

参考文件：Montgomery TLAPP下载安装IOS, Eckstrom K, Lile KH, et al. Lactobacillus reuteri tryptophan metabolism promotes host susceptibility to CNS autoimmunity. Microbiome. 2022;10(1):198. doi: 10.1186/s40168-022-01408-7.