最近的临床研究表明，一种新型肠道微生物代谢物苯乙酰谷氨酰胺 (PAGln) 可以机制性地调节患者罹患心血管疾病 (CVD) 和心力衰竭 (HF) 的风险。在最近发表在《 自然通讯》杂志上的一项研究中，研究人员研究了 PAGln 与不良心血管后果之间的关联机制。
探索治疗心血管疾病的新方法
慢性非传染性疾病是全球近75%死亡的罪魁祸首。心血管疾病、心力衰竭及其合并症占人类死亡的很大一部分，因此迫切需要提高当前的诊断和治疗能力。
随着研究的进展，饮食、肠道微生物群和公共健康之间的关系变得越来越明显。越来越多的文献强调了肠道微生物群与心理结果（包括肥胖、糖尿病和心血管疾病风险）之间的关联。
多项研究假设 PAGln 与不良心血管事件相关。事实上，一些研究甚至使用血液循环和粪便中的 PAGln 浓度作为预测未来 CVD 风险的指标。
然而，PAGln 与 CVD 之间的关系和机制仍不清楚。验证和阐明这些机制可能有助于开发用于管理和预防 CVD 的新疗法。
关于研究
先前的研究已经确定了 PAGln 的肾上腺素受体 (AR) 结合潜力，这表明它在变构调节中可能发挥作用。AR 是宿主受体，参与心脏、脂肪组织、神经元和血管系统的各种关键代谢、稳态和心血管功能。本研究旨在验证这一假设，并进一步确定将 PAGln 与 CVD 结果联系起来的调节“微调”途径。
人类胚胎肾 293 (HEK293) 细胞系用于稳定表达四环素反式激活因子 (tTA) 依赖性荧光素酶报告基因 (HTLA) 细胞系及其转基因衍生物。为了评估 PAGln 的潜在变构效应，将细胞暴露于浓度不断增加的异丙肾上腺素和去甲肾上腺素，这两者都是 β-激动剂。使用环磷酸腺苷 (cAMP) 剂量反应测定法来评估天然苯丙氨酸和 PAGln 与 β1-HEK293、β2-HEK293、HTLA 和亲本 HEK293 的结合效果。
为了测量 G 蛋白偶联受体 (GPCR) 的转导调控，使用 HTLA 细胞进行 β-arrestin2 募集试验，并测量相对发光。随后，进行放射学和结合试验以进一步验证 GPCR 亲和力并估计其相对表达。
为了非侵入性地监测 PAGln 治疗后 AR 的动态变构调节，对突变型 β2-HEK293 细胞进行了动态质量再分布 (DMR) 研究。
为了确认这些体外生化试验是否能转化为现实世界的结果，研究人员还对心力衰竭患者的左心室尖组织进行了心肌功能测试，并对小鼠心肌细胞进行了收缩力测试。
研究结果
cAMP 检测显示，PAGln 可增加表达 β2AR 受体但不表达 β1AR 受体的 cAMP 细胞的生成。这种不可知效应仅在少于 10 分钟的急性短暂暴露期间观察到。
为了确定这些相互作用是否在正常生理条件下发生，使用 β-arrestin2 募集试验来评估 PAGln 作为负变构调节剂 (NAM) 的效果，无论是否事先暴露于 β-激动剂。暴露于 PAGln 15 分钟或更长时间，然后用 β-激动剂处理 10 分钟，可获得与 cAMP 试验中类似的结果，因此表明 PAGln 在表达 β2AR 但不表达 β1AR 的 HEK293 细胞中引发 NAM 效应。
采用等长肌肉收缩试验来阐明 PAGln 是否会影响 NAM 对人类心脏功能的影响。与 PAGln 不存在时相比，观察到 PAGln 剂量反应曲线发生显著变化，从而证实了强烈的 NAM 效应。这些发现与小鼠心室心肌细胞实验中观察到的结果一致。
结论
本研究首次证明肠道微生物组代谢物可作为宿主 GPCR 的 NAM 发挥作用，这表明微生物组与其宿主之间存在显著的共同进化。
还观察到 PAGln 对人类心血管组织具有条件依赖性的 NAM 效应，从而突出表明该代谢物是 β2AR 的部分激动剂。PAGln 进一步被确定为一种前变构调节剂，这是一类特殊的变构调节剂，独立时可作为不可知论者发挥作用，但与其他不可知论者共同孵育时可作为变构调节剂发挥作用。
从历史上看，针对 GPCR 的药物研发工作主要集中在与受体正构位点结合的激动剂和拮抗剂上。但近年来，对变构调节剂的追求变得非常重要，因为它们有可能在内源性激动剂发挥生理作用的组织中，以更高的选择性微调 GPCR 亚型中的细胞反应。”
综合起来，这些发现表明 PAGln 是未来抗心血管疾病药物研发的潜在目标，肠道微生物群是针对慢性疾病进行生物勘探的一个令人兴奋的机会。
