《Cell Reports》：Alternate day fasting attenuates metabolic dysfunction-associated arterial thrombotic risk via increasing indole-3-propionic acid
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代谢功能障碍相关的动脉血栓形成（metabolic dysfunction-associated arterial thrombosis）是全球范围内的重大健康挑战。新近研究强调了隔日禁食（alternate day fasting，ADF）的代谢益处，提示其
代谢功能障碍相关的动脉血栓形成（metabolic dysfunction-associated arterial thrombosis）是全球范围内的重大健康挑战。新近研究强调了隔日禁食（alternate day fasting，ADF）的代谢益处，提示其在血栓事件中可能具有治疗潜力。在此，研究人员证明ADF通过重塑肠道菌群（gut microbiota）减轻肥胖小鼠的血小板高反应性（platelet hyperreactivity）和血栓形成倾向。进一步的代谢组学分析（metabolomic analysis）鉴定出吲哚-3-丙酸（indole-3-propionic acid，IPA），一种肠道微生物来源的代谢产物，是ADF血栓改善效应的关键贡献者。机制上，IPA维持血小板内Rho GTPase循环稳态并抑制下游信号通路，从而抑制血小板活化级联反应并在体内减轻血栓形成而不影响止血功能（hemostasis）。此外，代谢紊乱相关的动脉血栓患者血浆IPA水平显著降低，其对血栓风险具有强预测价值，并与血小板反应性呈负相关。在此，研究人员揭示了ADF在代谢功能障碍相关血栓形成中的保护作用，并验证IPA作为一种安全、有效的抗血栓药物，提供了新的机制见解。
研究背景与科学问题
动脉血栓性疾病是严重的心血管疾病，因持续居高不下的致死率和致残率构成全球重大公共卫生挑战。血小板在生理性止血中发挥关键作用，但其病理性激活是动脉血栓形成的首要触发因素。既往研究证实，肥胖、血脂异常、高血糖等多种代谢紊乱显著增强血小板反应性，而传统抗血小板药物在这些病理条件下的临床疗效明显降低，且存在出血和耐药风险，亟需探索代谢紊乱相关动脉血栓形成的病理生理机制并寻找新的治疗靶点。
隔日禁食（alternate day fasting，ADF）作为一种有益饮食策略，已被证实可改善多项心血管代谢指标，包括降低体重、改善血脂、稳定血压、提高脂联素水平和胰岛素敏感性，并显著降低肥胖、2型糖尿病和非酒精性脂肪肝的发病风险。然而，ADF能否减轻代谢功能障碍相关的动脉血栓易感性尚不清楚。近年研究证实肠道菌群重塑在ADF有益效应中发挥关键作用，且多种肠道菌群来源的代谢产物如氧化三甲胺（TMAO）、2-甲基丁酰肉碱（2MBC）和苯乙酰谷氨酰胺（PAGln）通过调控血小板活化影响血栓风险。因此，探索ADF对代谢紊乱相关动脉血栓的影响及其与肠道菌群代谢的关系，可能为动脉血栓性疾病治疗提供新思路。
研究内容与主要结论
研究人员在饮食诱导肥胖（diet-induced obese，DIO）小鼠模型中实施ADF方案，证实其显著减轻血栓形成倾向。通过整合宏基因组学和代谢组学分析，鉴定出色氨酸代谢产物吲哚-3-丙酸（indole-3-propionic acid，IPA）作为ADF血栓改善效应的关键介质。机制上，IPA通过维持血小板Rho GTPase循环稳态及下游信号通路，抑制血小板反应性和血栓形成倾向。临床验证中，研究人员证实循环IPA水平与血小板反应性显著负相关，是代谢紊乱相关动脉血栓事件的独立保护因素。该研究支持ADF作为健康饮食模式，并凸显IPA在代谢功能障碍相关血栓性疾病中的治疗潜力。
主要技术方法
研究人员采用高脂饮食（high fat diet，HFD）诱导的C57BL/6J小鼠肥胖模型，实施12周饮食干预（对照组、HFD组、ADF组和配对喂养组）。运用粪便菌群移植（fecal microbiota transplantation，FMT）验证肠道菌群介导作用；采用宏基因组测序和血浆非靶向代谢组学鉴定关键代谢物；通过靶向液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）定量IPA；利用定量磷酸化蛋白质组学解析分子靶点；结合FeCl3诱导颈动脉损伤模型、激光诱导提睾肌动脉损伤模型和凝血酶诱导肺动脉血栓模型评估体内血栓形成；通过血小板铺展、聚集、血块回缩和流式细胞术等体外功能实验验证血小板反应性。临床部分纳入20例代谢紊乱相关急性外周或内脏动脉血栓患者和30例代谢匹配的非血栓对照，以及50例非血栓临床队列和20例血浆重悬实验样本。
研究结果
ADF通过肠道菌群重塑减轻血栓形成倾向：12周饮食干预后，HFD小鼠颈动脉血流停止时间较对照组缩短50%，ADF干预几乎完全逆转了HFD小鼠升高的血栓倾向，恢复至对照组水平，而配对喂养（PF）效果较弱。ADF显著抑制血小板铺展、聚集和收缩能力，但不影响血小板计数等血液学参数。抗生素清除肠道菌群后，接受ADF供体菌群移植（FMT）的小鼠颈动脉闭塞时间延长1.5倍，活化血小板比例及血浆PF4和血清素水平降低，证实肠道菌群至少部分介导ADF的血栓保护效应。
IPA可能是ADF抗血栓效应的关键肠道微生物代谢物：宏基因组测序显示ADF显著重塑肥胖小鼠肠道菌群组成，恢复微生物α多样性，降低Firmicutes/Bacteroidota比值，富集Akkermansia和Clostridium sporogenes等产IPA菌属。KEGG富集分析提示色氨酸代谢通路显著改变。非靶向代谢组学筛选出16种候选代谢物，随机森林分析将IPA列为与血流停止时间关联最重要的变量。靶向LC-MS/MS定量证实HFD小鼠血浆IPA水平较对照组下降33%，ADF干预几乎完全恢复，而PF无此效应。血浆IPA水平与血流停止时间正相关，与血小板颗粒分泌负相关。
IPA减轻体内血栓倾向且不增加出血风险：IPA预处理剂量依赖性延长颈动脉闭塞时间，20 mg/kg高剂量延长约3倍，与阿司匹林效果相当，且不影响尾出血时间和血红蛋白丢失。在DIO小鼠中，IPA灌胃2周使血浆IPA水平升高7倍，显著延长颈动脉血流停止时间，降低血浆PF4和血清素水平，延长凝血酶诱导肺动脉血栓模型的生存时间并减少肺栓塞数量，同时不损害正常止血功能，并显著降低血浆肌酐和肝酶水平，提示良好的安全性。
IPA体外直接抑制激动剂诱导的血小板活化：IPA浓度依赖性抑制小鼠血小板在胶原或纤维蛋白原表面的铺展，50 μM时铺展面积减少超过50%；显著抑制ADP或凝血酶诱导的血小板聚集、颗粒释放和血块回缩速度，降低CD62p表达。上述抑制效应在健康人血小板中得到验证，表明IPA具有跨物种的血小板活化抑制作用。
IPA靶向血小板Rho GTPase循环及下游信号抑制血小板活化：定量磷酸化蛋白质组学分析鉴定出710个受IPA调控的磷酸化位点。Reactome通路富集分析显示Rho GTPase循环（RhoA、Rac1和Cdc42）及下游信号通路高度富集。IPA逆转了活化诱导的RhoA、Rac1和Cdc42下游效应蛋白（MLCP、IRSp53、WAVE2、Abi2、PAK等）磷酸化水平升高及cofilin磷酸化水平降低。使用Rho/Rac/Cdc42激活剂CN04可几乎完全消除IPA的抗血栓效应，证实Rho GTPase循环是IPA的关键靶点。
循环IPA减轻血小板活化并对动脉血栓事件发挥强保护作用：包含6个数据集共1297例动脉血栓患者和3868例健康对照的荟萃分析显示，血栓事件中血浆IPA水平显著降低（OR = 0.80，95% CI: [0.65, 0.98]，p = 0.03）。代谢紊乱相关急性外周或内脏动脉血栓（PVAT）患者血浆IPA浓度较代谢匹配对照低约60%。多因素逻辑回归显示血浆IPA是代谢紊乱相关血栓的独立保护因素（p = 0.009），ROC曲线显示强预测效能。在50例非血栓临床队列中，血浆IPA水平与ADP诱导的血小板聚集率显著负相关，与血小板计数和平均血小板体积无显著关联。血浆重悬实验进一步证实循环IPA直接调节血小板反应性。
讨论与结论
研究人员揭示了ADF与代谢功能障碍相关血栓性疾病之间的新联系，证实肠道菌群来源的代谢物IPA是一种安全且有前景的抗血栓药物。IPA通过调控血小板Rho GTPase循环及其下游信号通路，抑制血小板反应性并降低血栓易感性。与单纯热量限制相比，ADF在减轻血栓倾向方面具有额外优势，且优于配对喂养效果。IPA补充在DIO小鼠中有效减轻升高的体内血栓倾向而不增加出血风险，同时改善肝肾功能。临床数据支持血浆IPA作为代谢紊乱人群动脉血栓风险的预测标志物。该研究为代谢功能障碍相关血栓性疾病提供了新的机制见解和潜在治疗策略。研究局限性包括：Rho GTPase循环中具体介导IPA效应的GTPase亚型及IPA调控该信号网络的确切分子机制尚未完全阐明；仅纳入雄性动物，性别差异有待探索；临床队列规模较小且为观察性设计，需更大规模前瞻性队列验证。
