华东理工大学生物工程学院、生物反应器工程国家重点实验室教授叶邦策团队发现了一种早期诊断二型糖尿病（T2D）的新生物标志物，为通过工程化改造肠道微生物，以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新方法。相关研究发表于美国《国家科学院院刊》。

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。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发病机制中发挥着关键作用。

研究团队构建了高脂饮食诱导的胰岛素抵抗小鼠模型，同时设置了正常饮食的小鼠作为对照组。通过对比它们的肠道微生物组和代谢组，发现在胰岛素抵抗小鼠中，色氨酸的代谢物5-羟基吲哚-3-乙酸（5-HIAA）浓度显著降低。5-HIAA的浓度降低与一种肠道细菌及其微生物酶活性相关，通过定量补充5-HIAA，可明显改善高脂肪饮食小鼠对葡萄糖耐受，保持肝脏胰岛素敏感性，并控制肥胖。

研究人员进一步揭示了该现象的发生机制，即5-HIAA通过AhR/TSC2/mTORC1轴调节肝脏胰岛素的信号转导，进而有效改善了胰岛素抵抗。值得一提的是，研究团队在T2D患者的临床样本中也得到了同样的结果。

调控机制模型图示。图片来源于《美国科学院院刊》

相关论文信息：https://doi.org/10.1073/pnas.2400385121