李明团队揭示肠道菌群调控高海拔灵长类适应性产热机制

　　

4000 米以上的高原环境对动物生存构成了巨大挑战。持续低温、低含氧量及食物资源匮乏等因素，使这些动物的能量代谢变得更加复杂，从而针对性地产生了一些适应性特征。其中，适应性产热是哺乳动物维持体温的重要生理过程，机体通过战栗产热与非战栗产热来应对环境温度变化。棕色脂肪组织（BAT）的激活是非战栗产热的核心环节。然而，肠道来源菌群如何调控棕色脂肪组织、进而激活适应性产热的具体分子机制目前仍不明确。

不同海拔形成的环境温度梯度可能为筛选与寒冷适应相关的功能菌群提供了理想研究模型。本研究即以不同海拔的野生猕猴（Macaca mulatta）种群为自然模型，整合宏基因组学、代谢组学、粪菌移植（FMT）、单菌/代谢物灌胃以及功能验证实验，首次证实肠道菌群激活产热和重塑脂质代谢促进寒冷适应的内在机制，锁定关键功能菌株与效应分子，为高原适应机制的阐明提供了全新理论框架。

研究选取了海拔跨度 50–4,317 米的七个野生猕猴种群，采集 82 份粪便样本，构建自然海拔与温度梯度，并完成宏基因组测序与 MAGs 组装，构建包含 2,280 万个非冗余基因的猕猴肠道基因集（图1），为后续寒冷适应相关细菌和功能比较工作建立原始数据库。

进一步，通过对高/低海拔种群的猕猴粪便粪菌移植实验，并结合宏基因组、转录组和各个生理指标分析，发现高海拔猕猴种群肠道菌群可显著提升FMT小鼠小肠隐窝深度、丙酸浓度（图2），代谢组分析表明其具有更强的甘油三酯代谢能力（图3）。通过高海拔猕猴种群和FMT小鼠的宏基因组联合分析，挖掘到菠萝泛菌（Pantoea ananatis）和甘油酯代谢通路（map00561）可能是调控猕猴适应性产热与脂质代谢的关键菌种和通路。

?由此，研究团队开展了对于菠萝泛菌的功能验证实验，发现高海拔猕猴种群肠道菌群中的核心功能菌能够激活棕色脂肪组织（BAT）、减少白色脂肪组织（WAT）脂质蓄积，并促进甘油三酯代谢（图4）。通过菠萝泛菌灌胃小鼠的肠内容物代谢组筛选了阿魏酸作为该菌的关键代谢产物，进一步的饲喂实验也验证了阿魏酸作为重要中间产物，并介导了对BAT激活和对脂质代谢的调控作用。

最后，研究团队通过对细菌/代谢产物灌胃小鼠的冷暴露实验，发现在 4℃急性冷暴露后，菠萝泛菌组和阿魏酸组小鼠在 2 小时和 4 小时的核心体温均显著高于对照组，且红外热成像也进一步直观验证了这一结果（图5），从而证实了菠萝泛菌和阿魏酸对于促进产热和体温维持显著作用。

该研究结合多组学分析与实验验证，系统揭示了高海拔猕猴肠道菌群的冷适应机制。该机制主要通过三条途径帮助机体适应寒冷的高海拔环境：增强小肠的营养吸收能力、提高丙酸浓度、激活产热通路并强化脂质代谢。在此基础上，研究团队鉴定出菠萝泛菌为介导高海拔适应的关键微生物，发现该菌株可激活棕色脂肪组织、减少白色脂肪组织储存，同时验证了阿魏酸作为菠萝泛菌关键效应代谢物的调控功能。该研究阐明了野生动物应对高海拔环境的一种新型适应策略，为肥胖干预等领域也提供了具有潜在应用价值的研究基础。

该研究结果以“ Gut bacterial regulation of primate adaptive thermogenesis at high altitude”为题于2026年5月28日在线发表于Microbiome。中国科学院动物研究所助理研究员王晓晨、博士生张鸣一，副研究员李萌、博士后徐小明、贵州师范学院副教授孙悦为共同第一作者，中国科学院动物研究所李明研究员和北京林业大学薄婷贝副教授为通讯作者。四川农业大学徐怀亮教授和德国灵长类中心Christian Roos教授以及中南林业科技大学向左甫教授也参与了研究。该研究得到了国家自然科学基金项目（32300348, 32470487）的资助。

? 文章链接：https://doi.org/10.1186/s40168-026-02425-6

图1.不同猕猴种群中宏基因组组装基因组（MAGs）的分类特征及功能注释

图2.高海拔粪便影响体重、小肠隐窝深度及短链脂肪酸（SCFAs）代谢

图3.高海拔粪便影响脂质代谢，尤其会降低甘油三酯（TG）水平

图4.菠萝泛菌（Pantoea ananatis）降低甘油三酯（TG）水平并激活棕色脂肪组织（BAT）

图5.菠萝泛菌和阿魏酸可有效激活棕色脂肪组织，以维持体温并消耗脂肪