《The Journal of Nutrition》：Adult-Onset Vitamin-A Deficiency Reshapes the Gut Microbiome and is associated with Sex-Specific and shared Systemic Effects in Adult Wistar Rats
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摘要：背景维生素A缺乏症（VAD）仍然是全球关注的重大健康问题。维生素A能促进免疫功能、神经发生、能量平衡和肠道完整性。然而，大多数研究集中在早期发育阶段，而对成年期发生的维生素A缺乏症仍缺乏深入了解。目的确定成年期维生素A缺乏症在雄性大鼠与雌性大鼠之间是否引起不同的生理、行
摘要：
背景
维生素A缺乏症（VAD）仍然是全球关注的重大健康问题。维生素A能促进免疫功能、神经发生、能量平衡和肠道完整性。然而，大多数研究集中在早期发育阶段，而对成年期发生的维生素A缺乏症仍缺乏深入了解。
目的
确定成年期维生素A缺乏症在雄性大鼠与雌性大鼠之间是否引起不同的生理、行为及肠道微生物反应。
方法
成年雄性及雌性Wistar大鼠（9–10周龄）分别喂食维生素A充足饮食（VAS，n = 6）或缺乏维生素A饮食（VAD，n = 6），持续20周。每4周监测一次维生素A水平。第12周和第18周评估行为功能。20周后处死大鼠，采集血清、盲肠内容物、肝脏、十二指肠、海马体及内脏白色脂肪组织（vWAT），用于评估维生素A代谢物、生理与形态变化、肠道微生物组及血清代谢组。数据采用Student's t检验或Mann-Whitney U检验分析，并使用Benjamini-Hochberg校正方法。
结果
雌性大鼠在第12周、雄性大鼠在第16周分别达到缺乏阈值（<0.7 μmol/L）。在第12周时，雌性大鼠血清维生素A水平降低了2倍（VAS组1.1 μmol/L，VAD组0.5 μmol/L；p = 0.012），尽管体重和食物摄入量未见变化。微生物反应呈现性别差异；仅雌性大鼠的Bacillota/Bacteroidota比值升高（VAS组4.18，VAD组7.0；p = 0.008）。两种性别的病毒组均发生了改变，且具有不同的特征。焦虑样行为在雌性大鼠中于第12周出现，但在雄性大鼠中未观察到。系统性反应（肠道屏障功能减弱、免疫基因表达增加及脂肪细胞肥大）在各组之间具有高度共性。
结论
本研究提供了证据，表明大鼠中成年期维生素A缺乏症可能与性别特异性微生物组改变有关，但系统性疾病后果较为广泛。
引言
维生素A缺乏症（VAD）仍然是重大的公共卫生问题，尤其是在儿童以及孕妇和哺乳期妇女中。该病症影响约30%的五岁以下儿童，并占该年龄组死亡人数的约2%1, 2, 3。尽管联合国和世界卫生组织主导的全球补充计划降低了VAD的患病率，但各地区的显著差异依然存在。与全球平均水平相比，东南亚和中东北非（MENA）地区的年龄标准化VAD发病率明显上升(4)。
维生素A缺乏症源于饮食中维生素A摄入不足，维生素A以动物来源的预成型维生素A（视黄醇和视黄酯）以及植物来源的维生素A原胡萝卜素形式存在(5)。维生素A与膳食脂质和胆汁酸乳化后，通过如清道夫受体B类1型（SR-B1）和Niemann-Pick C1样蛋白1（NPC1L1）等转运体在十二指肠被吸收5, 6。在肠上皮细胞中，胡萝卜素通过β-胡萝卜素加氧酶1（BCO1）转化为视黄醛，随后被还原为视黄醇，并酯化为视黄酯储存(7)。视黄醛还可转化为视黄酸（RA），后者是调控基因转录的生物学活性形式。肝脏，尤其是肝星状细胞，是维生素A的主要储存部位，脂肪组织和胰腺中也存在额外储存7, 8。肠道微生物群通过影响视黄醇的生物转化、吸收和信号通路，对维生素A稳态有所贡献(9)。在循环中，视黄醇由视黄醇结合蛋白4（RBP4）运输，其水平可能与性别相关10, 11。
视黄酸（RA）通过视黄酸受体（RAR）和视黄酸X受体（RXR）调控基因表达（Mey 2017）。RXR与其他转录因子形成异二聚体，控制参与生长、神经发生、脂肪发生和免疫的基因12, 13。在肠道中，由RA介导的宿主-微生物相互作用对黏膜免疫至关重要，并影响Th1和Th17细胞产生包括干扰素-γ（IFN-γ）和白介素-17A（IL-17A）在内的细胞因子14, 15, 16。VAD已被证实与肠道微生物失调有关，包括大鼠中厚壁菌门/拟杆菌门比值的改变，以及人类中普氏脆弱拟杆菌（Bacteroides vulgatus）丰度的增加和产丁酸盐梭菌的减少17, 18, 19, 20。
除了免疫调控外，RA还发挥抗脂肪生成的作用。全反式视黄酸（ATRA）通过上调脂肪细胞中解偶联蛋白1（UCP1）增强产热效应21, 22, 23。膳食β-胡萝卜素补充可减少脂肪细胞肥大和增生，同时增加细胞色素P450家族26亚家族A成员（Cyp26a1）的表达，并抑制过氧化物酶体增殖物激活受体γ（PPARγ）信号通路，这是脂肪发生的关键调节因子24, 25, 26。在大脑中，RA参与海马突触重塑并支持学习相关的可塑性27, 28。维生素A补充也被证明能改善VAD啮齿动物模型中的空间记忆和神经发生(28)。
尽管已有上述发现，成年期维生素A缺乏症的全身性效应仍了解不足，因为大多数研究集中在早期发育阶段或单个器官系统。此外，维生素A储存和功能中的潜在性别差异尚未得到充分探索。我们假设成年期VAD会扰乱肠道、脂肪组织和大脑中的视黄醇信号传导，从而以性别依赖的方式导致肠道微生物群组成、代谢稳态和认知功能的协调性改变。为探究此问题，成年雄性及雌性大鼠被喂食VAS饮食或VAD饮食，持续20周，以评估：(i) 成年期VAD的全身性生理效应，(ii) 肠道微生物群改变与生理结果之间的关联，以及(iii) 对VAD的性别特异性反应。
章节摘要
动物、饮食及实验方案
所有动物实验均获国家农业食品与生物制造研究所（BRIC-NABI）机构动物伦理委员会（IAEC）批准（批准编号：NABI/2039/CPCSEA/IAEC/2023/04），并遵照动物实验控制与监督委员会（CCSEA）指南进行。野生型Wistar大鼠（雄性和雌性；9–10周龄）购自国家药物教育研究所动物设施。
维生素A缺乏症对生长、血清视黄醇、肝脏储存及基因表达的系统性影响
VAD并未影响成年雄性和雌性Wistar大鼠的生长，表现为体重测量值及食物摄入量的变化（图1b-c）。此外，血清视黄醇水平逐渐下降，于第12周在雌性中达到缺乏阈值（0.7 μmol/L）（VAS雌性1.1 μmol/L，VAD雌性0.5 μmol/L，p = 0.0124），第16周在雄性中达到（VAS雄性1.36 μmol/L，VAD雄性0.407 μmol/L，p = 0.0012），至第20周降至约0.25 μmol/L（图1d）。肝脏视黄醇和视黄酯水平
讨论
在本研究中，我们提供了证据，表明成年期VAD与Wistar大鼠的全身性和生理功能改变有关。表2对每一个测量结果按共享、雌性特异、雄性特异或仅趋势进行了分类。我们的发现突出了VAD可能对肠道微生物群产生性别二态性影响。然而，鉴于样本量较小，这些性别特异性观察结果应被视为假设生成性结果。据我们所知，这是
作者贡献
各作者的贡献如下：MB、ST：构思并设计研究；KT：执行实验；KT、IJ、AB、NS：分析数据；KT、IJ、AB、NS、DPS、KKK、MB：解释实验结果；KT、DPS：准备图表；KT：撰写初稿；MB、DPS：编辑和修改稿件；KT、IJ、NS、DPS、KKK、ST、MB：批准最终稿。
撰写过程中生成式AI及AI辅助技术的声明
在准备本作品期间，作者使用了ChatGPT（GPT-5.3；OpenAI）以检查语法错误。在使用该工具/服务后，作者对内容进行了审查和编辑，并对出版物的内容承担全部责任。
资助
本研究由生物技术研发协会理事会（BIRAC）、印度生物技术与信息学部（DBT）、印度政府、新德里提供资助（档案编号：BIRAC/Tech Transfer/08/12/QUT-BBF）。
利益冲突
作者在本手稿所述的研究或结果中不存在利益冲突。
致谢
所有作者感谢BRIC-NABI及印度政府生物技术部（DBT）向Mahendra Bishnoi和Siddharth Tiwari提供核心研究资金及必要的基础设施。作者感谢Roshan Lal和Siddharth Dwivedi在动物实验期间提供的帮助。作者还感谢NABI的Param Smriti高性能计算（HPC）设施为宏基因组数据分析提供访问权限。此外，作者感谢
Karanjit Tripura|Iwin Joseph|Arka Bhattacharya|Dhirendra Pratap Singh|Nimaichand Salam|Kanthi Kiran Kondepudi|Siddharth Tiwari|Mahendra Bishnoi
