《Life Sciences》：Drinking water temperatures modulate gut microbiota–L-cysteine axis to enhance adipose thermogenesis and alleviate obesity-related metabolic disorders in mice
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王慧婷|李天宇|杨继源|张文祥|陈思雨|宋明明|王树明|刘畅中国药科大学南京鼓楼医院内分泌科，南京，211198，中国摘要目的尽管生活在不同国家的人们更喜欢饮用不同温度的水，但饮水温度对代谢稳态的影响仍很大程度上尚未被探索。本研究探讨了不同的饮水温度如何影响代谢调节以及背后的肠道
王慧婷|李天宇|杨继源|张文祥|陈思雨|宋明明|王树明|刘畅
中国药科大学南京鼓楼医院内分泌科，南京，211198，中国
摘要
目的
尽管生活在不同国家的人们更喜欢饮用不同温度的水，但饮水温度对代谢稳态的影响仍很大程度上尚未被探索。本研究探讨了不同的饮水温度如何影响代谢调节以及背后的肠道微生物群与代谢物的相互作用。
材料与方法
高脂饮食（HFD）喂养的小鼠被提供0°C、25°C或40°C的水。通过组织病理学、血清生化和体成分分析评估代谢变化，并监测食物摄入量和核心体温。使用抗生素耗竭和互惠粪便微生物群移植（FMT）来研究肠道微生物群的因果关系。通过16S rRNA基因测序和代谢组学分析粪便微生物和代谢物特征。使用脂肪间质血管分数（SVF）细胞在体外研究中检测L-半胱氨酸对脂质代谢的影响。
主要发现
无论是0°C还是40°C的水，都能通过增加能量消耗、减少肝脏脂肪变性和增强脂肪组织产热能力来改善HFD引起的代谢功能障碍，这与其摄入量无关。冷水选择性地富集了伪长双歧菌（Bifidobacterium pseudolongum）和Equolifaciens Adlercreutzia，而温水则增加了酸杆菌（Bacteroides acidifaciens）、Alistipes inops和Alistipes obesi，表明肠道微生物群结构存在差异。抗生素处理减弱了这些益处，而跨组FMT则再现了代谢和产热表型，证实了这种效应依赖于肠道微生物群。尽管肠道微生物群结构不同，但两种温度处理都一致地提高了L-半胱氨酸水平，这减少了脂质积累并增强了SVF细胞中的产热基因表达。
意义
这些发现强调了饮水温度作为一个简单、安全且可持续的生活方式因素，具有缓解肥胖相关代谢功能障碍的潜在转化价值，可能是通过肠道微生物群–L-半胱氨酸轴来增强脂肪组织产热和全身代谢稳态。
引言
肥胖已成为一个严重的全球健康问题，世界卫生组织预测到2035年全球超过一半的人口将超重或肥胖。在中国，成年人的BMI增长速度几乎是美国的两倍，这凸显了肥胖问题的加速蔓延[1]。由于肥胖是由能量稳态的紊乱引起的，因此了解生活方式和环境因素如何影响这一过程至关重要[2]。饮食组成和温度暴露是调节能量平衡的关键环境因素。饮食干预措施如热量限制或宏量营养素调整可以改变底物的利用和储存，而热量暴露则通过适应性产热改变能量消耗[3]、[4]。值得注意的是，饮水温度独特地整合了饮食和热量的影响，既是一种习惯性行为，也是一种热刺激。尽管这一因素普遍存在且易于调节，但在肥胖研究中长期以来却未被重视。
新兴证据表明，饮食和热量线索可以通过肠道微生物群间接影响宿主代谢，而肠道微生物群是调节能量平衡和代谢健康的核心[5]、[6]、[7]、[8]。我们之前的研究表明，即使是微小的热量波动（由饮水引起）也能重塑肠道微生物群组成并缓解炎症性肠病，这表明水温可能具有更广泛的系统影响[5]。从机制上讲，微生物代谢物如短链脂肪酸、胆汁酸、氨基酸和维生素是连接肠道微生物群活性与宿主脂质和葡萄糖代谢的关键介质[9]。因此，由饮水温度驱动的肠道微生物群和代谢物组成的变化可能代表了一种以前未被认识到的调控全身代谢和肥胖的机制。
基于这一原理，我们假设饮水温度作为一种习惯性的饮食行为，通过肠道微生物群–代谢物相互作用来调节能量代谢。由于不同人群的饮水习惯不同，西方国家普遍饮用0°C的冰水。在中国，虽然饮用温水的历史悠久，部分原因是出于对水质安全的传统担忧以及对健康益处的普遍认同，但市场调查显示，近年来超过40%的消费者更喜欢冷藏或冰镇饮料，与疫情前相比，冷饮的消费频率和支出增加了11-15%[5]、[10]。这些饮水温度反映了现实生活中的偏好，同时使我们能够在不同热量刺激水平下比较生理反应，特别是与代谢调节相关的反应[5]、[11]、[12]。然而，这种日常饮水行为的差异是否会影响代谢稳态尚不清楚。为了解决这个问题，我们选择了0°C、25°C和40°C作为代表性的冷饮、室温和温饮条件，并研究了它们对高脂饮食（HFD）喂养小鼠肥胖进展的影响。我们的发现表明，0°C和40°C的水摄入都能通过依赖微生物群的、特定温度的机制增强脂肪组织产热和全身能量消耗。通过抗生素处理消除了这些效应，而跨组粪便微生物群移植则重新恢复了这些效应，从而证实了这种效应依赖于肠道微生物群。尽管肠道微生物群结构不同，但两种温度处理都一致地提高了L-半胱氨酸水平。该代谢物减少了脂质积累并增强了脂肪间质血管分数细胞中的产热基因表达。
章节摘要
动物和实验模式
C57BL/6J小鼠（8周龄，20–23克；GemPharmatech，南京，中国）在特定无病原体条件下饲养（12小时光照/黑暗周期，23–25°C，50–70%湿度）。所有动物实验均遵循美国国家研究委员会《实验动物护理和使用指南》（第8版，2011年）并进行，得到了实验动物护理委员会的批准。
适应一周后，根据体重将小鼠随机分为正常饮食（ND）组或高脂饮食（HFD）组
不同的饮水温度在全身层面上改善了HFD引起的肥胖及相关代谢紊乱
我们从ND组和HFD组小鼠中各选一部分，从8周龄开始让它们自由饮用0°C、25°C和40°C的水，以研究不同饮水温度对小鼠代谢的影响（图1A，图S1A）。饮水温度对ND组小鼠的体重没有统计学上的显著影响（图S1B），尽管0°C水组的饮食和水摄入量更多（图S1D）。同样，饮水温度的变化没有产生
讨论
肥胖是由生活方式、代谢和肠道微生物群之间的复杂相互作用引起的[24]、[25]。虽然饮食和体力活动长期以来被认为是代谢健康的主要决定因素，但饮水行为——这一最简单且最易改变的日常习惯——却很少受到科学关注。本研究将饮水温度确定为代谢稳态的独立调节因子。在饮食诱导的肥胖模型中，0°C和40°C的水
结论
总之，饮水温度改变了肠道微生物群组成并提高了L-半胱氨酸水平，从而增强了脂肪组织产热并缓解了与肥胖相关的代谢紊乱（图8）。这些发现确定了肠道微生物群–L-半胱氨酸轴作为水温调节与代谢调节之间的机制联系，突出了这一易于调整且可持续的生活方式因素在改善代谢健康方面的潜力。
CRediT作者贡献声明
王慧婷：撰写 – 原始草稿，可视化，验证，项目管理，方法学，研究，正式分析，概念化。李天宇：撰写 – 原始草稿，可视化，方法学，研究，正式分析。杨继源：方法学，正式分析。张文祥：方法学，概念化。陈思雨：方法学，概念化。宋明明：资金筹集。王树明：资金筹集，资源获取。刘畅：撰写 – 审稿
伦理批准和参与同意
所有动物实验均遵循美国国家研究委员会《实验动物护理和使用指南》（第8版，2011年）以及中国药科大学实验动物护理委员会的批准规定（许可证编号2024–06-030）。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的财务利益或个人关系。
致谢
本项工作得到了以下机构的财政支持：中国国家自然科学基金（82470930，授予C.L.）、非传染性疾病-国家科技重大专项（2023ZD0506800，授予C.L.）、新疆维吾尔自治区自然科学基金（2023D01D05和2023D01D09，授予C.L.）、重庆市自然科学基金（CSTB2023NSCQ-MSX0094，授予C.L.）、中国药科大学天然药物国家重点实验室项目
