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作者与发表信息

该研究由Yang Fu、Xiao-Dan Luo、Jin-Ze Li等多名作者共同完成，主要研究机构包括华南农业大学动物科学学院、山东大学微生物技术国家重点实验室、中山大学海洋科学学院等。研究论文于2024年11月7日发表在eLife期刊上，论文标题为《Host-derived Lactobacillus plantarum alleviates hyperuricemia by improving gut microbial community and hydrolase-mediated degradation of purine nucleosides》，DOI为https://doi.org/10.7554/eLife.100068。

学术背景

高尿酸血症（Hyperuricemia, HUA）是一种代谢性疾病，其特征是血清尿酸（Uric Acid, UA）水平超过420 μmol/L（7 mg/dL）。HUA不仅与痛风（Gout）密切相关，还可能导致肾脏损伤、糖尿病、高血压和心血管疾病等健康风险。近年来，随着高嘌呤和高糖饮食的普及，HUA的发病率在全球范围内呈上升趋势，尤其是在年轻人群中。

肠道微生物群（Gut Microbiota）在尿酸代谢中扮演着重要角色。研究表明，肠道微生物群失调（Dysbiosis）与尿酸降解紊乱及系统性炎症密切相关。益生菌（Probiotics）和益生元（Prebiotics）因其在调节肠道微生物群和改善整体健康方面的潜力，被认为是治疗HUA的潜在方法。然而，目前关于益生菌如何通过降解核苷酸（Nucleosides）来缓解HUA的具体机制尚不明确。

本研究的目的是从高尿酸血症鹅的盲肠中分离出具有核苷酸降解功能的益生菌，并通过体外和体内实验验证其对HUA的缓解作用，进一步探索其作用机制。

研究流程

1. 高尿酸血症鹅模型的建立

研究首先建立了高钙高蛋白（High Calcium and Protein, HCP）饮食诱导的高尿酸血症鹅模型。80只1日龄雄性鹅被随机分为对照组（Con）和HUA组，分别喂食标准饮食和HCP饮食，持续28天。通过监测鹅的生长性能、血清生化指标（如尿酸、黄嘌呤氧化酶、血尿素氮和肌酐）以及肠道微生物群的变化，验证了HUA模型的有效性。

2. 乳酸菌的分离与鉴定

从HUA鹅的盲肠内容物中分离出一株乳酸菌，命名为Lactobacillus plantarum SQ001。通过全基因组测序和系统发育分析，确认其与已知的L. plantarum菌株高度相似。进一步的体外实验表明，L. plantarum SQ001能够完全吸收或水解嘌呤核苷酸（如肌苷和鸟苷），但对尿酸没有直接降解作用。

3. 核苷酸降解功能的验证

通过基因组分析，研究人员在L. plantarum SQ001中鉴定出四个可能与核苷酸降解相关的基因：iunh、yxja、riha和rihc。通过异源表达和基因敲除实验，验证了iunh基因在核苷酸降解中的关键作用。结果表明，敲除iunh基因后，L. plantarum SQ001的核苷酸降解能力显著降低。

4. 体内实验验证

将L. plantarum SQ001及其代谢产物通过口服灌胃的方式给予HUA鹅和HUA小鼠模型。结果显示，L. plantarum SQ001显著降低了血清尿酸水平，改善了肝脏和肾脏的炎症反应，并恢复了肠道微生物群的平衡。此外，L. plantarum SQ001还下调了肝脏中与尿酸合成相关的酶（如黄嘌呤氧化酶）和肾脏中的尿酸重吸收蛋白（GLUT9），同时上调了尿酸排泄蛋白（ABCG2）的表达。

5. 代谢组学分析

通过非靶向代谢组学分析，研究人员发现L. plantarum SQ001显著改变了血清代谢物的组成，特别是与嘌呤代谢相关的代谢物。此外，L. plantarum SQ001还增加了肠道中乳酸菌和丁酸球菌（Butyricicoccus）的丰度，进一步验证了其对HUA的缓解作用。

主要结果

1. HUA模型建立：HCP饮食显著降低了鹅的生长性能，增加了血清尿酸水平和肝脏、肾脏的炎症反应，同时改变了肠道微生物群的组成。
2. 乳酸菌分离与功能验证：L. plantarum SQ001能够完全吸收或水解嘌呤核苷酸，但对尿酸没有直接降解作用。
3. 核苷酸降解机制：iunh基因在核苷酸降解中起关键作用，敲除该基因后，L. plantarum SQ001的核苷酸降解能力显著降低。
4. 体内实验验证：L. plantarum SQ001显著降低了HUA鹅和HUA小鼠的血清尿酸水平，改善了肝脏和肾脏的炎症反应，并恢复了肠道微生物群的平衡。
5. 代谢组学分析：L. plantarum SQ001显著改变了血清代谢物的组成，特别是与嘌呤代谢相关的代谢物。

结论

本研究首次从高尿酸血症鹅的肠道中分离出一株具有核苷酸降解功能的益生菌Lactobacillus plantarum SQ001，并通过体外和体内实验验证了其对HUA的缓解作用。研究表明，L. plantarum SQ001通过其核苷酸水解酶基因（iunh）降解核苷酸，从而减少尿酸的生成，并通过调节肝脏和肾脏中的尿酸代谢相关蛋白，促进尿酸的排泄。此外，L. plantarum SQ001还能恢复肠道微生物群的平衡，减少系统性炎症反应。

研究亮点

1. 首次从高尿酸血症动物模型中分离出具有核苷酸降解功能的益生菌，为HUA的治疗提供了新的思路。
2. 验证了iunh基因在核苷酸降解中的关键作用，为益生菌在HUA治疗中的应用提供了理论依据。
3. 通过代谢组学分析揭示了L. plantarum SQ001对血清代谢物的影响，进一步阐明了其缓解HUA的机制。
4. 研究结果为开发基于益生菌的HUA治疗策略提供了重要的实验依据，具有潜在的临床应用价值。

其他有价值的内容

研究还发现，L. plantarum SQ001能够增加肠道中乳酸菌和丁酸球菌的丰度，这些菌群在维持肠道屏障功能和抑制炎症反应中起重要作用。此外，L. plantarum SQ001还能增加血清中吲哚-3-羧酸（Indole-3-Carboxylic Acid, ICA）的水平，该代谢物在抑制氧化损伤和炎症反应中具有潜在作用。

以上是本研究的详细学术报告，涵盖了研究的背景、流程、结果、结论及其科学价值和应用前景。