高脂饮食致肥胖相关高血压机制新突破:肠道菌群-丁酸-组蛋白丁酰化轴成关键靶点

高脂饮食致肥胖相关高血压机制新突破:肠道菌群-丁酸-组蛋白丁酰化轴成关键靶点

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来源:张仔瑶
2025-09-08 16:11:55
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核心提示:高脂饮食诱导的肥胖相关高血压大鼠,出现肠道菌群紊乱(脱硫杆菌门、变形菌门增多,产丁酸菌减少)、丁酸水平下降,肾脏 H3K9bu 修饰及 MAS1 基因表达降低;移植其肠道菌群可使正常饮食大鼠患高血压(无肥胖),体外丁酸钠能浓度依赖性提升 H3K9bu 修饰及 MAS1 表达,证实肠道菌群-丁酸-组蛋白丁酰化轴参与疾病发病。

短链脂肪酸可转化为同源辅酶A,作为组蛋白赖氨酸酰化修饰的底物,组蛋白酰化是重要的表观遗传调控机制,组蛋白赖氨酸丁酰化(Kbu)作为丁酸诱导的新型组蛋白酰化修饰,已被证实参与多种病理生理过程(如缓解糖尿病肾病),但组蛋白丁酰化在 OrHTN 发病中的作用尚未见相关研究报道。基于此,亟需探究肠道菌群、代谢产物丁酸及组蛋白丁酰化修饰在 OrHTN 发病中的关联及作用机制,为疾病预防与治疗提供新方向。


20258月,首都儿科研究所、首都医科大学的HuiWangYutingWang等团队联合在《Science China Life Sciences》上发表了一篇题目为“High-fat diet-induced obesity-related hypertension via altered gut microbiota-mediated histone butyrylation ”的研究性文章,本研究旨在通过建立高脂饮食诱导的肥胖相关高血压大鼠模型,探究肠道菌群及其代谢物丁酸的变化,解析肾脏组蛋白丁酰化修饰(如 H3K9bu)对高血压相关基因(如 MAS1)的调控作用,并通过粪便菌群移植验证肠道菌群紊乱的独立致病效应,最终阐明肠道菌群-丁酸-组蛋白丁酰化轴在肥胖相关高血压发病中的机制,为疾病防治提供新靶点。

首次构建肠道菌群-丁酸-组蛋白丁酰化高血压调控轴

研究突破传统代谢-炎症研究框架,首次发现高脂饮食诱导的肠道菌群紊乱,可通过减少丁酸生成,影响肾脏组蛋白H3K9bu修饰,进而调控高血压相关基因表达,明确了表观遗传修饰在肠道菌群与高血压间的桥梁作用。

锁定关键致病菌群与保护菌群

通过16SrRNA测序发现,OrHTN大鼠脱硫杆菌门、变形菌门(促炎菌群)丰度升高,而产丁酸的瘤胃球菌属等菌群减少,且这些菌群变化与血浆丁酸水平、血压呈显著相关性,为后续靶向菌群干预提供了具体靶点。

证实菌群代谢物丁酸的核心调控作用

不同于以往仅关注丁酸的抗炎、调节代谢功能,本研究首次证实丁酸可作为组蛋白丁酰化的底物,通过浓度依赖性方式调控H3K9bu修饰,进而影响MAS1基因表达,阐明了丁酸在高血压中的表观遗传调控机制。

明确MAS1基因是组蛋白丁酰化的关键靶标

MAS1是肾素-血管紧张素系统中的保护性基因,研究发现OrHTN大鼠肾脏H3K9bu修饰减少导致MAS1表达下调,而丁酸钠可通过增强MAS1启动子区域的H3K9bu富集恢复其表达,揭示了高血压发病的表观遗传-基因调控具体路径。

 粪便移植验证菌群的因果作用

通过FMT实验证实,仅移植OrHTN大鼠的肠道菌群(无需高脂饮食)即可使正常大鼠出现高血压,且无肥胖表型,明确了肠道菌群紊乱是高血压发生的独立因素,排除了肥胖的直接干扰。

结论

本研究系统证实,高脂饮食诱导的肥胖相关高血压,其核心机制是肠道菌群紊乱丁酸生成减少肾脏H3K9bu修饰下调→MAS1基因表达降低的连锁反应。具体而言,高脂饮食改变肠道菌群结构,减少产丁酸菌丰度,导致血浆和粪便丁酸水平下降;丁酸不足则降低肾脏组蛋白H3K9bu修饰水平,进而抑制保护性基因MAS1的表达,削弱肾素-血管紧张素系统的血压调节功能,最终诱发高血压。

这一发现不仅为肥胖相关高血压的发病机制提供了全新解释,还为临床干预提供了多个潜在靶点:未来可通过补充产丁酸益生菌(如瘤胃球菌)、外源性丁酸或其衍生物,或采用表观遗传调节剂增强H3K9bu修饰,恢复MAS1基因表达,从而预防或治疗高血压。同时,研究也为肠道菌群检测作为高血压风险评估手段提供了实验依据,有望推动高血压精准防控的发展。

参考文献

Wang H, Wang Y, Wu H, et al. High-fat diet-induced obesity-related hypertension via altered gut microbiota-mediated histone butyrylation[J]. Science China Life Sciences, 2025: 1-14.

DOI10.1007/s11427-024-2826-5

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