Myristoleicacidproducedbyenterococcireducesobesitythroughbrownadiposetissueactivation
肠球菌产生的肉豆蔻酸（MA）通过棕色脂肪组织活化减少肥胖
作者介绍：
作者前期工作：
棕色脂肪组织的移植改善了PCOS大鼠的生育能力。结果表明，BAT活化可能是治疗PCOS的潜在的治疗选择。
在猪的白色脂肪组织中使用CRISPR/Cas9重建UCP1可减少脂肪沉积并提高产热能力。在这里，我们报告CRISPR/Cas9介导的，同源重组独立方法的应用，以有效地将小鼠脂联素-UCP1插入猪内源性UCP1基因座。最终的UCP1敲入（KI）猪在急性冷暴露期间显示出更高的维持体温的能力，显着减少了白色脂肪沉积，增加瘦肉率。
发现在用抗生素处理或在无菌小鼠中，通过钝化解偶联蛋白1（UCP1）表达并减少WAT褐变过程而破坏了BAT的产热能力。严格控制细菌代谢产物丁酸的含量，可以增加ABX处理小鼠的产热能力，从而逆转这种缺陷。
背景
人参和肠道菌群与次级代谢产物和肥胖症之间存在复杂相互作用。
证明了粪肠球菌FK-23（FK-23）是一种乳酸菌，在喂食HFD的小鼠中表现出抗肥胖作用和肝脂肪变性。
长期服用长链脂肪酸-肉豆蔻酸可改善先天性2型糖尿病小鼠模型的高血糖症状。
关于长链脂肪酸（LCFA）的作用机制，可以结合并激活UCP1，增加线粒体内膜的电导，从而使BAT线粒体产生热量而不是ATP。
摘要
背景及目的：膳食纤维对能量代谢具有有益作用，并且大多数研究集中于肠道菌群产生的短链脂肪酸，但其作用机理尚不清楚。在这项研究中，研究人员旨在对肠道菌群的潜在调节作用进行研究，同时鉴定特定的菌株及其代谢产物，尤其是长链脂肪酸（LCFA），它们能调节人参的抗肥胖作用。
方法：研究人员采用人参提取物（GE）灌胃db/db小鼠，并使用基于16SrDNA的高通量测序评估GE对肠道菌群的影响。同时为了确定候选脂肪酸，研究人员对血清和培养基样品进行了非目标代谢组学分析。
结果：本项研究证明GE可以诱导粪肠球菌的产生，它可以产生不饱和LCFA，肉豆蔻酸（MA）。粪肠球菌及其代谢产物MA可以通过活化棕色脂肪组织（BAT）和米色脂肪形成而减少脂肪沉积。此外，研究人员发现粪便肠球菌的编码酰基辅酶A硫酯酶（ACOT）的基因表现出了合成MA的生物合成潜力，因为CRISPR-dCas9对ACOT基因的敲低（KD）大大降低了MA的产生。此外，用粪肠球菌外源治疗不能重现野生型粪肠球菌的有益作用，该作用通过增加循环中的MA水平发挥作用。
结论：肠道菌群-LCFA-BAT轴在宿主代谢中起重要作用，这可能为下一代抗肥胖药物的开发提供战略优势。
结果
结果一人参提取物增加了db/db小鼠的能量代谢和棕色脂肪的激活
使用GE灌胃处理后，小鼠的体重增加显著降低。使用CT分析身体成分。与体重变化一致，与对照小鼠相比，全身脂肪百分比降低了11％（图1B）。此外，GE处理后附睾脂肪的器官重量显着降低（图1C），而BAT、皮下脂肪和肝脏的器官重量没有明显变化（图1C）。这些结果表明GE治疗显着降低了db/db小鼠的体重和肥胖。
肥胖经常伴随着能量平衡的改变。因此，我们检查了GE处理是否可以通过间接量热法影响能量代谢。有趣的是，与对照组相比，GE治疗显着增加了能量消耗（图1D），而食物摄入或能量摄入、身体活动或呼吸交换率。当动物暴露于寒冷环境（4°C，4h）时，GE处理大大提高了核心体温。GE治疗改善了葡萄糖稳态和胰岛素敏感性，这些结果表明GE治疗改善了肥胖小鼠的能量稳态。这可以部分归因于BAT产热活性的改善和UCP1的表达增加，通过GE处理的db/db小鼠的BAT和Sub中UCP1的表达增加，促进解偶联过程和氧化磷酸化(OXPHOS)表达而产生热量。BAT是产热器官，对于维持核心体温至关重要，在热中性时其生热活性受到抑制，但是GE处理并没有影响热中性体重的增加。总的来说，GE的抗肥胖症作用取决于BAT的活性，这些结果表明GE通过BAT激活提高了全身能量代谢而不改变能量摄入或身体活动。
结果二人参提取物改变了db/db小鼠的肠道菌群
先前已证明人参皂甙可通过肠道菌群的作用去糖基化。通过主成分分析对两组小鼠肠道菌群的整体结构进行了研究，结果表明两组之间存在明显区别（1A）。GE处理后的Firmicutes和Bacteroidetes门类比例丰度，但没有显示出显着差异。这可能是由于所选技术的局限性所致；16SrRNA基因扩增子测序不能覆盖％的肠道菌群。除此之外，在db/db小鼠中，GE显着改变了35个OTU。发现粪肠球菌在科、属、种水平上得到了丰富的富集（图2B–D）。因此，结果表明，肠道菌群的组成响应GE处理而发生了显着变化，粪肠球菌得到了显着富集。
结果三粪肠球菌增加了高脂饮食下小鼠的整体能量代谢和棕色脂肪组织的活性
粪肠球菌是属于乳酸杆菌，是人体健康胃肠道的常见补充。为了研究粪肠球菌在肥胖中的作用，我们使用HFD喂养的小鼠作为模型。有趣的是，我们发现粪肠球菌治疗的小鼠的体重增加和脂肪量均显着减少。接下来，我们检查了粪肠球菌的治疗是否会影响能量代谢。值得注意的是，当动物暴露于寒冷的环境（4°C，4h）时，粪肠球菌的治疗显着提高了核心体温，能量消耗显着增加（图3E）。一致地，组织学分析表明，粪肠球菌治疗小鼠的BAT中脂质滴的大小比对照小鼠小得多。结果强烈表明，粪肠球菌通过激活BAT和米色脂肪形成而增加了能量消耗并降低了肥胖，改善了血糖指标和血浆胆固醇含量。
结果四给予肉豆蔻酸降低了肥胖
探索粪肠球菌影响宿主能量代谢的潜在机制，有文献提示，肠道微生物发酵过程中可以产生的次级代谢产物，并且发现UCP1可以被LCFAs激活。因此，有必要了解粪肠球菌的治疗是否改变了血清LCFA。因此，我们进行了血清样品中LCFA的非靶向代谢组学分析。粪肠球菌的灌胃显着改变了多种LCFA（图4A）。在粪肠球菌治疗中发现了非常大量的MA（C14：1），最高达到了未处理粪便中发现的MA的12.3倍。非二十碳二烯酸（C19：0）和亚油酸（C18：2）也显示出一定程度的显着积累，这些结果强烈提示粪肠球菌可能参与脂肪酸代谢。
为了进一步研究LCFA对BAT活性的潜在影响，用各种LCFA处理了原代棕色脂肪细胞，并评估了细胞耗氧量。结果表明，最高的代谢产物MA显着上调了耗氧量（图4C）。
但是，其他脂肪酸没有显示出这种作用，包括亚油酸。MA显着增加了UCP1表达。为了进一步阐明这一假设，我们使用了荧光素酶活性标记内源性UCP1表达的转基因小鼠。在MA处理下，荧光素酶活性显着增加。这些结果暗示MA可能增加BAT活性。
为了进一步验证MA通过UCP1来调节棕色脂肪组织的活性，我们使用了UCP1KO小鼠。该小鼠的BAT活性大大降低，且逆转了MA的抗肥胖作用。这些结果表明粪肠球菌通过产生MA增加BAT活性和全身代谢，从而减少肥胖。
结果五Acylcoathioestrase(ACOT)是粪肠球菌产生MA的关键酶
为了探究粪肠球菌如何参与MA的生产，先前的报告证明ACOT是一大类酶，它们催化羰基和硫原子之间的硫酯键水解，从而产生脂肪酸和CoA（图5A）。我们首先使用Crispr-dCas9技术成功建立了ACOT基因敲低（KD）粪肠球菌菌株（与WT相比，KD约为60％）（图5B）。ACOT基因的KD不会改变粪肠球菌的生长。接下来，将KD粪肠球菌菌株在培养乳酸菌的MRS培养基中孵育，并对LCFA进行非靶向代谢组学分析。一致地，WT菌株能够诱导MA积累，而ACOTKD菌株不能诱导与WT菌株一样多的MA积累（图5C）。另外，ACOT基因的KD没有显着改变其他LCFA或SCFA，这表明，MA的产生至少部分地由ACOT介导。
为了研究转基因的粪肠球菌菌株对UCP1活性的影响，我们观察到，WTfaecalis而不是KDE.faecalis可以减少喂食HFD的小鼠的肥胖。因此，野生型而不是KD粪肠球菌能够增加冷诱导的生热作用能量消耗，而食物摄入量没有显着变化。在UCP1荧光素转基因小鼠模型中，WT菌株中的内源UCP1活性也显着上调，但经KD粪肠球菌处理后，其内源性UCP1活性并未显着上调。为了避免肠道菌群之间的种间串扰，对小鼠进行ABX预处理。一致地，我们发现野生型可增加BAT活性和冷诱导的生热作用，而KD株处理的db/db小鼠则不能。这些结果清楚地证明了ACOT基因在MA生物合成中的重要作用。两者合计，表明粪肠球菌通过ACOT基因驱动MA的生产。
总结
本文证明了GE–粪便–LCFA（特别是MA）轴可通过增加BAT活性和形成米色脂肪来减少肥胖。此外，观察到粪肠球菌通过ACOT基因驱动MA的产生。最后，粪肠球菌产生的MA（一种LCFA）具有巨大的潜力来治疗代谢综合症，例如肥胖症。
本文工作开展的时间较早，使用的菌群测序技术单一不够先进，结果分析粗糙；文章中多处出现矛盾结果也未进行详细解释，一笔带过。但在细菌上使用crispr技术实现粪肠球菌的基因敲除值得参考；此外本文的研究思路是典型且成熟的菌群研究和机体代谢相结合的例子，未来可以在这个结构基础上再实现更多的创新和突破。
文章中的问题：
1.图片标识错误——db/db
2.图1中，在db/db模型的小鼠中GE可以减肥，但在HFD条件下体重无差异，提示在正常吃高脂粮食情况下不能减重，文章并未解释原因，临床转化价值降低。
3.在给予小鼠KD的粪肠球菌后，UCP1荧光素酶转基因小鼠的荧光表达相比于CONT对照组显著降低，表明服用了KD的粪肠球菌会损害小鼠棕色脂肪的UCP1表达，这与前文结果存在矛盾，作者并未进行说明。
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