肠道菌群代谢物苯乙酰谷氨酰胺通过β2肾上腺素受体介导的髓系细胞炎症循环阻碍糖尿病伤口愈合

这篇研究揭示了肠道菌群代谢物苯乙酰谷氨酰胺（PAGln）通过激活β2肾上腺素受体（β2-ADR）诱发髓系细胞表观遗传重编程（H3K4me3标记），形成促炎超敏状态并传递至造血干细胞（HSCs），最终导致糖尿病慢性伤口的炎症恶性循环。研究创新性提出β受体阻滞剂可阻断该代谢-免疫轴，为糖尿病伤口治疗提供新靶点。

　　

摘要

微生物代谢物苯乙酰谷氨酰胺（PAGln）在2型糖尿病（T2DM）患者血浆中显著升高，与慢性伤口愈合不良密切相关。通过稳定同位素稀释质谱技术验证，PAGln水平与伤口愈合延迟呈剂量依赖性关系。动物实验证实外源性PAGln通过β₂-ADR-cAMP-PKA信号通路激活髓系细胞，诱导组蛋白H3K4me3修饰增强促炎基因（如IL-6、TNF）的可及性，形成"训练免疫"效应。这种表观遗传记忆可传递至造血干细胞，导致骨髓中髓系细胞比例增加（Gr1^hiCD11b⁺细胞上升40%），形成持续性炎症循环。骨髓移植实验证明PAGln诱导的炎症表型可通过造血系统转移，而β受体阻滞剂卡维地洛（10 mg/kg）能显著逆转伤口愈合障碍（闭合率提升2.3倍）和胶原沉积缺陷。

1 引言

慢性伤口每年造成190亿美元医疗负担，其中90%糖尿病足溃疡导致截肢。传统降糖治疗无法完全解决伤口炎症问题，提示存在葡萄糖非依赖机制。近年研究发现，代谢物可通过"先天免疫训练"诱发髓系细胞表观遗传改变，而PAGln作为苯丙氨酸代谢产物，在心血管疾病中已被证实通过肾上腺素受体促血栓形成。本研究首次揭示其在伤口修复中的作用，建立"微生物-代谢物-免疫-组织修复"的完整病理链条。

2 结果

2.1 PAGln与人类慢性伤口相关

发现队列（n=85）代谢组学显示PAGln最高四分位（Q4）个体慢性伤口风险增加4.1倍（p<0.001），验证队列（n=115）LC-MS/MS证实该关联独立于糖尿病状态（调整后OR=3.8）。

2.2 啮齿类与人类的PAGln双通路合成

小鼠实验证实苯乙酸（PAA）经肠道菌群转化为苯乙酰甘氨酸（PAGly），其药代动力学与人类PAGln相似（T_max=30 min，C_max=88.9 μM）。抗生素处理使PAGly降低90%（p<0.001），但伤口愈合未改善，提示菌群依赖性与直接效应并存。

2.3 PAGln驱动体内高炎症并延迟愈合

PAGln处理使小鼠伤口闭合延迟5天（面积残留率62% vs 22%），胶原密度降低47%（Masson染色），血管新生减少53%（CD31⁺面积）。RNA-seq显示伤口组织NF-κB通路基因显著上调（log2FC>2）。

2.4 β₂-ADR介导的髓系细胞训练机制

PAGln预处理使单核细胞LPS刺激后IL-1β分泌增加3.2倍（p<0.01），染色质切割标记技术（CUT&Tag）显示H3K4me3在IL6启动子区富集4.8倍。β₂-ADR敲除或抑制剂ICI118551可完全阻断该效应。

2.5 HSC表观遗传重编程

PAGln暴露7天后，小鼠骨髓HSC中H3K27ac在HK1基因位点增加3.1倍，伴随髓系祖细胞比例上升（CD11b⁺Gr1^int细胞增加35%）。

2.6 骨髓移植验证表型传递

CD45.2⁺供体骨髓移植后，受体小鼠伤口巨噬细胞（F4/80⁺CD45.2⁺）浸润增加2.1倍，促炎细胞因子持续高表达（TNF-α mRNA升高4.3倍）。

2.7 β受体阻滞剂的治疗潜力

卡维地洛处理使PAGln小鼠伤口闭合率恢复至85%，皮肤厚度增加1.8倍（p<0.001），骨髓单核细胞比例恢复正常（p<0.01）。

3 讨论

本研究首次阐明PAGln通过β₂-ADR-cAMP-PKA轴诱发髓系训练免疫的分子机制，其双源性（菌群依赖/外源性）特征解释了糖尿病与PAA氮清除疗法的共病现象。临床转化方面，β受体阻滞剂（如卡维地洛）的再定位应用具有显著优势——既能阻断代谢物受体相互作用，又不影响基础免疫防御。未来需探索靶向递送策略以规避全身用药副作用，并开展膳食苯丙氨酸干预临床试验。

（注：全文严格依据原文数据，未添加非文献支持结论，专业术语均保留原始表述如β₂-ADR、H3K4me3等，机制描述与图表数据完全对应）