Microbiome（IF=14.9/Q1）｜中科院动物研究所李明团队揭示肠道菌群调控高海拔灵长类适应性产热新机制

高海拔（4000米以上）环境以持续低温、低氧分压及食物资源季节性匮乏为典型特征，对哺乳动物的能量稳态与体温调节构成多重生理挑战。为应对极端寒冷胁迫，哺乳动物进化出适应性产热机制，其中棕色脂肪组织（brown adipose tissue, BAT）通过解耦联蛋白1（UCP1）介导的非战栗产热是维持核心体温的最主要途径。近年研究表明，肠道菌群及其代谢产物可通过“肠–脂肪轴”影响宿主能量代谢与产热功能。然而，现有认知多局限于实验室模型下特定菌群对产热的直接调控，在高海拔野生灵长类这一自然选择压力驱动的真实场景中，菌群如何与宿主协同演化、动态重塑代谢网络以应对持续寒冷应激，其内在分子路径与关键效应因子仍属空白。

中国科学院动物研究所李明研究员团队联合多家机构在《Microbiome》（IF=14.9/Q1）在线发表题为“Gut bacterial regulation of primate adaptive thermogenesis at high altitude”的研究论文，以海拔跨度50至4,317米的七个野生猕猴种群为自然模型，整合宏基因组学、代谢组学、粪菌移植（FMT）、单菌/代谢物灌胃及冷暴露验证，首次系统阐明肠道菌群通过激活产热与重塑脂质代谢促进寒冷适应的内在机制，并锁定关键功能菌株与效应分子。

图：技术路线图

研究团队构建了含2,280万非冗余基因的猕猴肠道微生物基因集，通过高/低海拔FMT实验发现，高海拔菌群可显著提升受体小鼠小肠隐窝深度、丙酸浓度及甘油三酯代谢能力。跨物种联合分析锁定菠萝泛菌（Pantoea ananatis）及甘油酯代谢通路为核心候选；功能验证表明，该菌及其代谢产物阿魏酸可激活BAT、减少白色脂肪蓄积并促进脂质代谢。4℃急性冷暴露实验证实，菠萝泛菌组和阿魏酸组小鼠核心体温在2小时和4小时均显著高于对照组，红外热成像直观验证了其产热维持效应。

图：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

该研究揭示了高海拔猕猴肠道菌群通过“增强营养吸收—提高丙酸浓度—激活产热通路与脂质重塑”三条途径协同适应寒冷环境，首次鉴定菠萝泛菌为关键功能菌及阿魏酸为核心效应代谢物。这一发现不仅为野生动物高海拔适应策略提供了新理论框架，也为肥胖等代谢性疾病干预提供了潜在微生物靶点。