《Food Frontiers》：Alpha-Ketoglutarate Regulates Intestinal Motility and Health by OXGR1 in Nitrergic Neuron of Enteric Nervous System
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本研究揭示了代谢中间体α-酮戊二酸（AKG）通过其受体OXGR1激活肠肌间神经丛（MP）氮能神经元，经钙调蛋白（CaM）激活神经元型一氧化氮合酶（NOS1），促进一氧化氮（NO）合成，从而抑制肠道平滑肌收缩、改善肠道屏障功能及菌群多样性，为腹泻、结肠炎等肠道疾病提供了新的治疗靶点。
AKG抑制肠道运动
研究发现，给予小鼠2% AKG处理两周后，通过卡红胃肠道传输实验和玻璃珠排出实验均证实AKG显著延长了肠道内容物通过时间，表明其能抑制胃肠道动力。体外结肠环实验进一步显示，AKG能以时间和剂量依赖性的方式诱导结肠环舒张。分子水平上，AKG处理组肠道平滑肌收缩标志物转胶蛋白（TAGLN）mRNA和肌球蛋白轻链（MLC）蛋白表达均下降，在猪模型中也得到一致结果，证实AKG在不同动物中均能抑制肠道运动。
AKG改善肠道菌群与屏障功能
AKG处理增加了粪便中细菌总量和菌群Shannon指数，提升了微生物多样性，具体表现为拟杆菌科（Bacteroidaceae）和拟杆菌属（Bacteroides）丰度增加，而毛螺菌科相关菌属Allobaculum减少。同时，AKG降低了血清中荧光素异硫氰酸酯葡聚糖（FD4）、脂多糖（LPS）和氧化三甲胺（TMAO）水平，并上调了紧密连接蛋白Claudin和Occludin的mRNA及蛋白表达，表明AKG能增强肠道屏障完整性。
OXGR1在肠道中的分布
OXGR1的mRNA和蛋白在肠道后段表达较高，且主要富集于肠道肌层而非黏膜层。免疫荧光染色显示，OXGR1与肠道神经元标记物CTB555共定位，明确其表达于肠肌间神经丛（MP）的神经元，而非平滑肌细胞（α-SMA阴性）。
OXGR1基因敲除增强肠道运动
利用CRISPR-Cas9技术构建的全身性OXGR1基因敲除（OXGR1-KO）小鼠模型证实，OXGR1缺失会显著缩短肠道传输时间和玻璃珠排出时间，并逆转AKG诱导的结肠环舒张。同时，OXGR1-KO小鼠肠道中平滑肌收缩相关基因Smoothelin（SMTN）的mRNA和MLC蛋白表达水平升高，表明OXGR1缺失增强了肠道平滑肌的收缩能力。
AKG通过OXGR1激活氮能神经元
在分离的原代MP细胞中，AKG处理显著上调了氮能神经元标志物神经元型一氧化氮合酶（NOS1）和多巴胺β-羟化酶（DBH）的mRNA表达，其中NOS1诱导幅度更为显著。体内实验也证实AKG提高了结肠肌层NOS1蛋白表达、NOS活性和NO含量。免疫荧光显示OXGR1与NOS1在神经元胞浆内共定位，且OXGR1-KO小鼠结肠肌层NOS1蛋白表达下降。体外MP细胞实验中，AKG以剂量和时间依赖方式促进NO释放，并增加NOS1阳性细胞比例和NOS1活性，而这些效应在OXGR1-KO细胞中被消除。
AKG通过CaM–NOS1通路激活氮能神经元
机制研究表明，AKG通过OXGR1这一G蛋白偶联受体（GPCR）激活后，可能引起细胞内钙离子浓度升高。使用钙信号抑制剂2-APB可阻断AKG诱导的NOS1阳性细胞增加。免疫共沉淀（Co-IP）实验直接证实AKG处理增强了CaM与NOS1的结合。使用NOS1特异性抑制剂Nω-Propyl-L-精氨酸盐酸盐（NωPLAH）或非特异性抑制剂L-NAME，均能逆转AKG在体内外模型中对肠道运动的抑制效应，明确NOS1产生的NO是AKG发挥作用的关键下游信号分子。
讨论与展望
本研究首次揭示了AKG作为肠道内源性代谢物，可通过神经元膜受体OXGR1感知，经CaM-NOS1信号轴促进氮能神经元释放NO，从而精确调控肠道运动。该发现不仅阐明了代谢物-神经互作在肠道稳态维持中的新机制，也为功能性肠病（如腹泻、便秘）和炎症性肠病（如结肠炎）的靶向治疗提供了新策略，即OXGR1有望成为调控肠道动力的精准治疗靶点。
