《Food Research International》：Cyclo(Gly-Tyr) alleviates hypercholesterolemia via modulating gut microbiota: critical roles and mechanisms of
Bacteroides and
Akkermansia
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CGY通过调节胆固醇代谢相关基因改善高胆固醇血症小鼠肝损伤和肠道菌群失衡，其作用依赖菌群完整性并促进Bacteroides和Akkermansia muciniphila增殖及硫酸化胆固醇代谢。
陈静志|李子康|王新红|李欣怡|陈曼茹|华燕|苏子仁|陈建南|谢青峰|李玉翠
广州中医药大学药学院，中国广州510006
摘要
高胆固醇是心血管和脑血管疾病的主要风险因素，而人体肠道微生物群在其管理中起着重要作用。环(Gly-Tyr)（CGY）是一种来自多种益生菌、食物和动物的环状二肽，具有潜在的降脂生物活性。这使其成为改善脂质代谢的功能性食品成分的有希望的候选者。然而，其在降低胆固醇方面的药理活性及其对肠道微生物群的影响和潜在机制仍不完全清楚。在本研究中，初步的急性毒性研究表明CGY具有良好的安全性。CGY还被证明可以显著改善高胆固醇，有效缓解高胆固醇引起的肝脏损伤，并在高胆固醇条件下恢复肠道微生物群的平衡。我们确认CGY可以调节参与胆固醇合成、转运和胆汁酸代谢的关键基因，如HMG-CoA还原酶（HMGCR）、肝X受体（LXR）和胆固醇7-α羟化酶（CYP7A1），从而改善异常的胆固醇代谢。伪无菌实验和粪便微生物群移植（FMT）实验表明，CGY改善血脂异常的效果取决于肠道微生物群的完整性。值得注意的是，CGY富集了Bacteroides菌株，促进了Bacteroides thetaiotaomicron特异性硫酸转移酶（BtSULT）的表达，增强了胆固醇硫酸化代谢途径，促进了肠道中胆固醇向胆固醇硫酸盐（CS）的转化，有助于降低胆固醇。此外，CGY富集了Akkermansia muciniphila菌株，促进了Mucin 2（MUC2）的表达，并增厚了肠道黏液屏障，也有助于降低胆固醇。这些发现揭示了CGY改善高胆固醇的独特机制，为天然环状二肽干预脂质代谢紊乱提供了新的见解，并为将CGY开发为降胆固醇的功能性食品成分提供了新的依据。
引言
高胆固醇是一种常见的血脂异常，其特征是血浆胆固醇水平超过正常范围，尤其是低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）升高（Crea, 2023）。高胆固醇是心血管和脑血管疾病（如冠心病、心肌梗死和中风）的重要风险因素。据统计，25岁及以上的成年人中，超过1/3的缺血性心脏病和缺血性中风死亡病例可归因于异常升高的血浆LDL-C浓度（Pirillo等人，2021年）。目前，临床实践的重点是脂质管理，特别是降低LDL-C水平，以减少心血管疾病事件的发生。现有治疗药物（如他汀类药物、胆固醇吸收抑制剂和蛋白酶转化酶枯草杆菌/凯克辛9型（PCSK9）抑制剂）的使用可能导致肌肉相关不良药物事件，包括肌肉疼痛、横纹肌溶解症和肌炎（Osaki等人，2015年）。因此，开发新型、安全且高效的降脂药物或膳食补充剂具有重要意义。
肠道微生物群作为人体胃肠道内的庞大微生物群落，是调节身体代谢的关键因素，对慢性疾病（如高脂血症、肥胖和动脉粥样硬化）的发生和发展起着重要作用。这些微生物的组成和功能平衡被广泛认为在促进人类健康和慢性疾病的发展中起作用，包括高胆固醇、肥胖及相关并发症的发病机制。近年来，越来越多的证据强调了肠道微生物群在高胆固醇的发生和发展中的重要作用（de Vos等人，2022年；Kappel等人，2023年）。因此，调节肠道微生物群是调节脂质代谢的关键策略。
如今，天然产物，特别是具有食品和药物双重性质的来自药用植物和真菌的生物活性化合物，因其在调节脂质代谢中的作用而受到越来越多的关注。环状二肽（CDPs），也称为2,5-二酮哌嗪（DKPs），是自然界中最小的环状肽。它们主要由各种微生物（如细菌和真菌）产生，也天然存在于多种食物中，如乳清蛋白粉、酪蛋白粉和可可（Fizza等人，2025年）。它们独特的刚性环状结构使它们在抗菌和抗氧化活性、免疫调节、抗癌效果和神经保护等方面具有潜在的应用价值（Borthwick，2012年）。环状二肽在具有降脂活性的各种益生菌和发酵食品中的存在表明，它们可能成为具有潜在降胆固醇效果的新功能成分的宝贵来源（Díaz等人，2022年；Kawai等人，2022年；Pang等人，2024年）。环(Gly-Tyr)（CGY）是具有降脂活性的益生菌菌株的代谢产物，也存在于Salvia miltiorrhiza植物和大豆热解产物中（Chen等人，2019年；Lee等人，2016年；Li等人，2018年；Watanabe等人，2017年）。研究发现，CGY也是抗肥胖环状二肽成分之一，表明其具有潜在的降脂效果（Kanegawa等人，2017年）。CGY还被鉴定为濒危物种穿山甲体内的生物活性成分（Hou等人，2024年）。保护穿山甲资源是全人类的共同责任。因此，可以通过化学合成将CGY开发为穿山甲来源材料的小分子替代品，从而有助于保护穿山甲资源。然而，关于CGY的研究仍然很少。其体内降胆固醇的效果、安全性及其作用机制——特别是其对宿主-微生物群相互作用和胆固醇代谢途径的影响——尚未得到系统研究。
我们的研究首次评估了化学合成的CGY在治疗高胆固醇方面的初步安全性和有效性。值得注意的是，CGY富集了肠道益生菌Bacteroides和Akkermansia muciniphila，促进了细菌的胆固醇硫酸化并增强了黏膜屏障——这是基于环状二肽干预脂质代谢的新途径。这一发现首次阐明了CGY的降胆固醇效果及其潜在机制，为利用环状二肽化合物开发针对脂质代谢紊乱的新功能性食品提供了科学数据支持。
化学试剂
甘氨酸（Gly，纯度>99.5%）购自广州赛国生物科技有限公司。L-酪氨酸（Tyr，纯度>99%）、乙二醇（纯度>99%）、胆固醇硫酸盐（CS，纯度>98%）、胆固醇（纯度≥99%）、氨苄西林钠（纯度≥98%）、盐酸万古霉素（纯度≥98%）购自Macklin（中国上海）。DMSO-d6（纯度≥99%）购自Sigma-Aldrich（美国密苏里州圣路易斯）。分析级磷酸、异丙醇和三氯甲烷也分别购自相应供应商。
CGY的合成与鉴定
用于后续研究的化学合成CGY是根据先前方法制备的。所得到的白色至淡黄色细针状结晶化合物的纯度通过HPLC分析确定为>99%。其质谱数据为HESI-MS [M + H]+ m/z 221.09148，分子式C11H12N2O3。1H NMR（400 MHz，DMSO-d6）δ 9.27 (s, 1H)，8.08 (s, 1H)，7.84 (s, 1H)，6.94 (d, J = 8.5 Hz, 2H)，6.66 (d, J = 8.5 Hz, 2H)，3.97 (d, J = 3.4 Hz, 1H)，3.36 (s, 1H)，2.98 (dd, J)
讨论
越来越多的证据表明，作为人体内最大的微生态系统，肠道微生物群在调节宿主脂质代谢中起着关键作用，使肠道微生物群成为高胆固醇的潜在治疗靶点（Jia等人，2021年；Kappel等人，2023年）。在我们的研究中，我们发现CGY作为一种环状二肽，可以显著改善高胆固醇。有趣的是，CGY被发现可以重塑高胆固醇小鼠的肠道微生物群
结论
我们的研究表明，CGY具有良好的安全性，并能改善高胆固醇。CGY可以重塑高胆固醇小鼠的肠道微生物群结构，改善肠道微生物群失衡。CGY可以富集Bacteroides菌株并激活BtSULT介导的胆固醇硫酸化代谢。此外，CGY还能富集Akkermansia muciniphila菌株，促进MUC2的表达，并增厚肠道黏液屏障，从而发挥降胆固醇作用。这些机制在
作者贡献声明
陈静志：撰写——初稿、方法学、研究、数据分析、概念化。李子康：撰写——初稿、方法学、研究、数据分析。王新红：方法学、研究、数据分析。李欣怡：研究、数据分析。陈曼茹：研究、数据分析。华燕：撰写——审阅与编辑、监督。苏子仁：撰写——审阅与编辑、监督。陈建南：撰写
伦理声明
所有动物实验均遵循《中国动物研究委员会发布的实验动物护理和使用指南》以及《动物护理指南》（伦理批准编号：20240415005、20240722002）。所有动物均在广州中医药大学动物中心进行，环境条件为温度24±1°C，湿度60±5%，具有自然光照-黑暗周期，并可自由摄取食物
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本文报告工作的财务利益或个人关系。
致谢
本研究得到了国家重点研发计划（编号2025YFC3507700）、国家自然科学基金青年项目（编号82404947）和广州市科技计划（编号2025A04J4259）的资助。
