近几年来，肠道菌群的研究如火如荼，肠道微生物已经被证明参与许多生理功能和影响众多疾病的进程。肠道微生物发挥作用的主要途径之一便是通过菌群本身或通过与宿主相互作用影响代谢，有益的方面包括研究火热的短链脂肪酸（SCFAs）、胆汁酸（BAs）和色氨酸（Trp）代谢，另一方面亦有氧化三甲胺（TMAO）、谷氨酰胺和丙酸咪唑等有害代谢物加剧不同疾病进程的研究报道，相关的研究多是CNS级别文章的常客。本公众号前两天刚推出一篇推文：又发好文！相似的内容连发science和nature子刊，这个国自然研究热点实火，2020年3月5日，肠道菌群通过代谢影响疾病再添新成员，美国克利夫兰医学中心的Stanley Hazen团队在Cell再发重磅研究，题目为“A Cardiovascular Disease-Linked Gut Microbial Metabolite Acts via Adrenergic Receptors”。文章通过非靶向代谢组学鉴定出苯丙氨酸被肠道微生物代谢为苯乙酰谷氨酰胺（PAGln），并鉴定相关基因，进一步发现PAGIn可通过G蛋白偶联受体增加血栓形成的潜力。
心血管疾病（CVD）是死亡率较高的疾病之一，文献表明，二型糖尿病（T2DM）病人有更高的CVD和重大心脏不良事件（MACE：心衰梗死、休克、死亡）风险，但像血糖这样的传统T2DM监测指标并不能很好地预测CVD，针对这些指标的药物对CVD也没有很好的效果。这表明，T2DM可能通过其他代谢途径影响CVD风险。
对包含1162个受试者进行血浆非靶向代谢组学测定，其中糖尿病患者257人，3年内经历MACE患者116人。结果发现，一种未知的代谢物m/z 265.1188 在所有个体中存在，并在糖尿病患者和MACE患者中显著升高，鉴定该种代谢物为PAGln，之后通过同位素稀释液相色谱-串联质谱（LC / MS / MS）对另外4000个个体进行靶向验证，鉴定出PAGln与T2DM引起高风险CVD相关。
为了确定PAGln的产生是否与肠道微生物相关，通过检测人体基线水平（Pre-Abx）、7天复合抗生素处理（Abx）和3周恢复期（Post-Abx）的PAGln水平，发现PAGln的水平受肠道微生物影响。文献表明，人体中PAGln可在肝脏酶的作用下将苯乙酸（PAA）与谷氨酰胺（Gln）结合而形成，而PAA可由细菌分解苯丙氨酸（Phe）产生。值得注意的是，PAA也可与甘氨酸（Gly）结合形成苯乙酰甘氨酸（PAGly）。通过检测发现，人体中形成更多的PAGln，而小鼠中形成更多的PAGly，二者在无菌鼠（GF）中均减少，再次验证微生物参与二者的合成。
PAGln增强血小板刺激诱导的钙释放和对多种激动剂的反应性作者根据PAGln与CVD的相关性，推测PAGln影响血小板功能。实验发现，PAGln影响血小板粘附，并呈剂量和时间依赖性。此外，PAGln还促进了血小板对ADP，凝血酶受体激动肽（TRAP6）及胶原的反应性。
PAGln加速血小板凝集形成并增强体内血栓形成潜力
肠道微生物基因porA和fldH体内调节宿主血栓形成潜力文献报道Phe主要由产孢梭菌（C. sporogenes）代谢为PAA和苯丙酸（PPA），其中参与反应的酶主要由porA或fldH基因编码。于是作者构建缺乏porA或fldH基因功能的产孢梭菌突变株，结果发现，porA主要影响PAA产生，而fldH基因主要调节PPA产生。缺乏fldH基因可显著影响血栓形成。
后续研究发现，PAGIn可影响cAMP水平，结构比较发现，PAGIn结构类似儿茶酚胺，暗示PAGIn通过相关G蛋白偶联受体发挥作用。通过SiRNA和阻断剂实验发现，PAGln作用于G蛋白偶联受体，包括α2A、α2B和β2-肾上腺素能受体（ADR），来引起下游细胞反应。
选择性ADR抑制剂可减轻PAGln引起的血小板反应过度和血栓生成之后作者使用抑制ADR的β受体阻断药，可显著减少PAGln诱导的高血栓形成风险。
文章通过对T2D和CVD个体进行非靶向代谢组测定，鉴定出预测CVD风险的未知代谢物PAGln，然后进行靶向验证并预测CVD风险；之后鉴定PAGln合成的微生物依赖性，并鉴定出其关键基因fldH；后续动物实验证明PAGln可增加血栓形成潜力，具体作用机制涉及α2A、α2B和β2- ADR等G蛋白偶联受体。
该研究实验设计完整，构思精巧，类似的文章此前常登上CNS主刊，如“Microbially Produced Imidazole Propionate Impairs Insulin Signaling through mTORC1”
①非靶向代谢组学鉴定差异代谢物，靶向代谢组学进行验证；②抗生素处理、体外微生物发酵或无菌动物证明微生物参与代谢；④代谢基因鉴定，基因突变或缺陷菌株验证微生物的体内作用；