文献解读|Food Chem（9.231）：多组学分析揭示枯草芽孢杆菌发酵黄芪通过调节肠道微生物发挥治疗高尿酸血症的作用

结果提示BFA能够降低高尿酸血症小鼠的尿酸水平，肾脏及空肠组织特征更接近正常小鼠。BFA降低了与尿酸排泄相关的转运蛋白GLUT9、URAT1水平，ABCG2升高，肝脏XOD水平降低，其中XOD是尿酸合成的关键基因。肠道方面，BFA降低了肠道LBP水平，提示BFA能够通过降低LBP拮抗LPS导致的炎症反应，与之呼应的是高尿酸血症小鼠在接受BFA处理后，IL-1β、IL-6、TLR4、NF-κB磷酸化水平均有所下降。

作者对高尿酸血症小鼠代谢物进行分析，LC-MS共鉴定出1142种代谢物，最终确定53种重要代谢物。具体来说，与对照组（NC）相比，高尿酸血症组（HUA）L-谷氨酰胺、L-谷氨酸、L-天冬氨酸、L-苹果酸水平显著降低，顺乌头酸水平显著升高；与HUA组相比，BFA组肌肽水平显著降低；对分析得到的差异代谢物进行进一步的代谢途径富集分析，结果表明，HUA组显著富集的通路包括D-谷氨酰胺和D-谷氨酸代谢、丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢、柠檬酸循环、精氨酸和脯氨酸代谢；BFA组组氨酸代谢途径发生显著变化；BEN组类固醇生物合成途径显著改变。

图1. BFA处理6周后高尿酸血症小鼠的代谢变化

A.ORA代谢通路富集分析；B.总结富集分析和拓扑分析结果的散点图

肠道微生物群结构分析表明与NC组相比，HUA组肠道菌群结构和组成发生了显著的变化，与HUA组相比，BFA组厚壁菌门相对丰度降低，拟杆菌门相对丰度升高。

图2.BFA处理前后高尿酸血症小鼠门水平上肠道微生物组成柱状图及丰度聚类图

而后使用LEFSe分析各组优势微生物，在属水平上，HUA组Lactobacillus相对丰度变化最显著，BFA处理虽然没有改变Lactobacillus的丰度，但显著增加了短链脂肪酸产生菌的丰度，如Butyricimonas, Odoribacter,和Collinsella；在种水平上，HUA组Lactobacillus intestinalis, Bacillus mycoides, 和 Odoribacter splanchnicus丰度显著低于NC组，BFA显著逆转了这一改变。

图3. BFA处理6周后高尿酸血症小鼠丰度差异显著的肠道微生物 (LDA评分> 2)

肠道菌群功能的改变一方面是由菌群结构导致的，基于高通量数据进行KEGG分析，结果表明与NC组相比，HUA组显著下调的途径包括D-谷氨酰胺和D-谷氨酸代谢、糖酵解/糖异生、柠檬酸循环、脂肪酸生物合成、组氨酸代谢、β-丙氨酸代谢、嘌呤代谢、嘧啶代谢等，组代谢疾病途径明显上调；BFA上调了脂肪酸生物合成、组氨酸代谢、β-丙氨酸代谢、嘌呤代谢和嘧啶代谢等途径。此外，肠道菌群功能的改变也可能是酶活性改变导致的，因此作者对酶谱进行分析，结果表明NC组中有120种酶显著差异表达，HUA组中有35种酶显著差异表达，BFA组中有19种酶显著差异表达，其中值得注意的是，BFA增加了乙醛脱氢酶的表达，催化乙醛转化为无害的醋酸酯，减轻了小鼠肝脏负担；鸟氨酸转氨酶表达增加，参与氨解毒途径，增强肠道健康等。

图4. 差异微生物与功能表型之间的相关性分析热图

作者分析各表型与差异微生物之间的相关性。在属水平上，Odoribacter的丰度与SUA、SCr、LBP和炎症因子(IL-1β、IL-6和TNF-α)的水平呈负相关，Collinsella的丰度与SUA、XOD和炎症因子的水平呈负相关，Bacillus丰度与bun水平呈负相关；在种水平上，Odoribacter splanchnicus的丰度与SUA、LBP和炎症因子水平呈负相关，Lactobacillus reuteri丰度与SUA、SCr和TNF-α水平呈负相关，Lactobacillus intestinalis丰度与BUN、SCr、LBP、TNF-α水平呈负相关。此外，作者对通路进行了分析，其中与SUA呈正相关的途径有2条，负相关途径44条，其中BFA上调负相关途径6条，包括缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸的降解，色氨酸代谢，组氨酸代谢，辅助因子和维生素代谢中的泛酸和辅酶a生物合成，β-丙氨酸代谢，能量代谢中的甲烷代谢。

图5 差异代谢物及肠道微生物的关联性分析

A.OSPLS分析影响前十位的代谢物及肠道微生物；B.代谢物与肠道微生物关联系数的热图和弦图；C.代谢物与肠道微生物相关性的网络分析图和Zi-Pi图

通过降维分析作者最后分析得到代谢12-羟基十二烷酸、N-异丁基甘氨酸、DL-二氢乳酸等与肠道菌群显著相关，其中12-羟基十二烷酸与肠道益生菌显著正相关。