肠道微生物来源的吲哚-3-乙酸通过促进I型胶原合成抑制高度近视进展
肠道微生物来源的吲哚-3-乙酸（3-IAA）通过促进I型胶原合成抑制高度近视的进展
背景介绍
高度近视（High Myopia, HM）是一种严重威胁全球视力健康的眼部疾病，可能导致青光眼、白内障和黄斑病变等并发症。然而，目前针对高度近视的有效干预措施仍然缺乏。以往研究多集中于眼球局部的病理变化，忽视了潜在的全身性因素。近年来，肠道微生物群及其与全身健康的关系受到广泛关注。特别是“肠-眼轴”（Gut-Eye Axis）的概念提出了肠道微生物可能在眼病发病机制中的重要作用。然而，肠道微生物在高度近视发病机制中的具体角色仍未明晰。
胶原蛋白，尤其是I型胶原，是巩膜基质的主要成分，对维持巩膜的结构完整性至关重要。在高度近视患者中，巩膜变薄伴随着I型胶原的减少，导致眼轴过度增长。已有研究显示，肠道微生物通过其代谢产物调节宿主的胶原代谢，如短链脂肪酸和色氨酸代谢物可能影响纤维化进程。因此，本文假设肠道微生物及其代谢产物可能通过调节巩膜胶原代谢影响高度近视的发生发展。
研究来源
该研究由复旦大学眼耳鼻喉科医院眼科研究所、复旦大学医学院等单位的团队联合完成，于2024年发表在《Cell Discovery》期刊上。主要作者包括Hao Li、Yu Du等，通讯作者为Yi Lu和Xiangjia Zhu。
研究流程及方法
研究对象和数据采集
研究招募了97名参与者，其中包括52名高度近视患者和45名健康对照组，此外还设立了独立验证队列。研究对参与者的年龄、性别、身体质量指数（BMI）等临床特征进行了匹配，并排除患有其他眼病或系统性疾病的个体。采集参与者的粪便和血液样本以进行16S rRNA基因测序和代谢组学分析。
肠道微生物群特征分析
通过16S rRNA测序，研究发现高度近视患者的肠道微生物群结构发生显著改变。虽然微生物群的丰富度和多样性未显著变化，但高度近视组的β多样性显著不同。特定菌属如Akkermansia显著减少，而Lautropia等菌属增加。Akkermansia的丰度与眼轴长度（AL）呈负相关，提示其可能对高度近视具有保护作用。
肠道微生物移植实验
为了验证肠道微生物对高度近视的影响，研究利用小鼠模型进行粪菌移植（FMT）实验。将健康供体和高度近视供体的粪菌分别移植至抗生素处理后的小鼠体内。结果显示，接受健康供体粪菌的小鼠在高度近视模型中的眼轴增长和屈光度变化均显著缓解，且巩膜中I型胶原表达水平得到维持。
代谢组学分析与3-IAA的作用验证
通过靶向代谢组学分析，发现高度近视患者血浆中的3-IAA水平显著下降，且其浓度与肠道益生菌Akkermansia的丰度密切相关。进一步的动物实验表明，日常补充3-IAA可抑制高度近视进展，并维持巩膜中I型胶原的表达水平。
分子机制探讨
研究通过细胞实验验证了3-IAA对I型胶原基因（COL1A1）表达的促进作用。机制研究表明，3-IAA通过增强转录因子SP1在COL1A1启动子区域的结合，激活其转录。这一调控途径独立于已知的芳香烃受体（AHR）信号通路。
研究结果及结论
研究表明，高度近视患者的肠道微生物群失衡导致血浆3-IAA水平下降，从而通过抑制I型胶原的表达加速近视进展。而通过调节肠道微生物群或直接补充3-IAA，可以有效减缓这一过程。这一发现揭示了肠道微生物-眼轴的关联，拓宽了对高度近视病理机制的认识。
研究意义
本研究首次证实了肠道微生物及其代谢产物在高度近视中的关键作用，并提出了一种新颖的治疗策略——通过调节肠道微生物或补充关键代谢物3-IAA干预近视进展。这为高度近视的预防和治疗提供了新的研究方向和临床依据。
研究亮点
- 创新性发现：首次将“肠-眼轴”机制引入高度近视的研究领域。
- 多层次验证：通过患者数据、小鼠模型和细胞实验多层次验证肠道微生物与近视的关联。
- 机制阐明：揭示了3-IAA通过SP1激活COL1A1表达的分子机制。
- 临床潜力：为高度近视的干预提供了切实可行的新策略。
这项研究不仅丰富了对高度近视发病机制的理解，还为肠道微生物在其他系统性疾病中的研究提供了范例。