2025年5月2日，北京大学基础医学院姜长涛教授、汪锴研究员联合北京大学第三医院乔杰院士团队、温州医科大学附属第一医院郑明华教授，在Science杂志在线发表了题为A symbiotic filamentous gut fungus ameliorates MASH via a secondary metabolite—CerS6—ceramide axis的研究论文。

该研究构建了基于真菌分离芯片（FiChips）的肠道真菌原位培养系统—FOCUS-G，发现了适应宿主结肠中厌氧环境的肠道共生丝状真菌—嗅镰刀菌（Fusarium foetens），发现嗅镰刀菌通过生成次级代谢产物FF-C1，显著抑制肠源神经酰胺合成的关键酶神经酰胺合成酶CerS6的活性，降低肠和循环神经酰胺含量，显著改善小鼠的代谢紊乱相关脂肪性肝炎（MASH），为靶向神经酰胺治疗免疫相关代谢性疾病提供新的干预策略。

文章链接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adp5540

姜长涛教授与乔杰院士团队长期密切合作，围绕免疫和生殖等核心关键问题，重点聚焦肠道菌源酶，开展系列深入合作：提出肠道菌源宿主同工酶新概念，解析其介导临床药物响应性的分子机制，开发相应干预策略（Science 2023）；发现菌源胆汁酸新修饰—3-酰基化修饰，阐明其在调节肠道黏膜屏障完整性，改善免疫相关代谢性疾病方面的重要作用（Cell 2024）；首次揭示多囊卵巢综合征（PCOS）的肠道菌群紊乱，发现普通拟杆菌通过多种菌源酶加重PCOS进程（Nat Med. 2019; Nat Metab. 2024）。除了肠道细菌外，作为在进化谱系、代谢机制和生物学特征等方面与细菌存在显著差异的真核生物，肠道真菌由于其在系统发育和功能特性上的独特表现，被喻为肠道微生态系统中的"暗物质"，近期研究发现其在调节肠道炎症等方面的重要作用。乔杰院士团队前期工作发现肠道真菌塔宾曲霉通过调节肠道免疫加重多囊卵巢综合征（PCOS）（Cell Host Microbe. 2025）。然而，由于真菌空气传播的特点，基于测序的真菌鉴定策略很难有效鉴别真菌属于肠道共生者还是环境来源的过客；此外，不同类型真菌营养需求复杂，目前尚无特异性适用于肠道真菌的分离培养体系，因此，目前观点认为可以调节宿主功能的真菌类群主要是白色念珠菌等酵母型真菌，而对丝状真菌等重要真菌类群是否可以适应肠道环境、参与宿主生理及病理生理功能的调控，尚缺乏足够认知。如何开发适用于肠道真菌的分离培养以及肠道适应性评估的研究体系是拓展肠道共生真菌功能认知的极具挑战性基石问题。

研究团队基于真菌分离芯片（FiChips），建立了一套包含肠道真菌原位培养及共生性评价的体系—FOCUS-G (FiChip-based Optimized in situ Cultivation System for Gut fungi)。FOCUS-G充分模拟了肠道真实的营养环境，允许芯片中每个扩散室的真菌细胞直接吸收粪便中的营养物质，从而促进自身的复苏和生长。通过该系统与传统真菌分离方法的比较，发现该系统在获得肠道物种的多样性和新颖性方面有巨大优势。鉴于肠道真菌在人群中表现出明显的地理特征，研究团队利用FOCUS-G大规模分离了来自中国5个不同地区的100份健康志愿者的粪便样本，共分离得到161个物种的2137株真菌菌株，其中包含18个潜在新物种。随后，研究团队将这一分离结果与粪便ITS2扩增子测序和相应地区的空气真菌分离结果比较，发现FOCUS-G不仅能更好的模拟测序中不同肠道真菌物种的丰富度，同时可以弥补肠道真菌在DNA提取和测序的缺陷，排除环境真菌的污染。为了探索哪些真菌物种可以适应肠道环境，研究团队测试了161个物种的温度和氧气适应性，与以往的报道一致的是，绝大多数酵母型真菌可以耐受和适应37℃、微耗氧以及完全厌氧的条件，意外的是，研究团队发现大多数丝状真菌可以耐受37℃和微耗氧条件，而只有一类丝状真菌可以耐受完全厌氧的条件—镰刀菌属（Fusarium）。通过对三大洲的8个国家的12个队列的粪便真菌ITS测序数据的收集分析，研究团队发现，镰刀菌在全球中普遍分布，其中嗅镰刀菌（F. foetens）在多国队列中的流行率和含量最高，这一结果也在自己收集的粪便样本中得到了验证。随后，研究团队通过对无菌小鼠和SPF小鼠单次灌胃的定植检测、真菌毒素检测与长期安全性评价试验，发现嗅镰刀菌可以稳定定植在完全厌氧的结肠环境中，对宿主安全性良好，提示嗅镰刀菌是一类适应肠道环境的共生丝状真菌。

图1. 基于真菌分离芯片（FiChip）的FOCUS-G系统发现肠道厌氧真菌嗅镰刀菌

先前的研究表明，酵母型真菌如白色念珠菌可加重酒精性脂肪性肝病的进展，但是否存在对代谢紊乱相关脂肪性肝炎（MASH）发生发展起到保护作用的真菌目前尚不清楚。研究团队发现在CDAA-HFD诱导的SPF和GF小鼠MASH模型中，嗅镰刀菌可以显著改善肝脏脂肪变性、炎症和纤维化等MASH表型。进一步，基于团队前期构建的宿主酶活筛选系统(Science, 2023)和脂质组学分析，研究团队发现嗅镰刀菌处理可以显著改变结肠神经酰胺代谢图谱。通过对整个神经酰胺代谢通路的不同酶活进行检测，发现嗅镰刀菌对CerS6酶活性有显著抑制作用。随后，通过小鼠的神经酰胺回补、肠CerS6特异性敲除和慢病毒过表达模型共同证实了嗅镰刀菌通过抑制肠CerS6的活性从而降低小鼠肠和血的神经酰胺水平，进而改善小鼠的MAFL-MASH进展。进一步，研究团队通过高效液相色谱、核磁共振、计算ECD等多种色谱及光谱技术对嗅镰刀菌进行了基于活性筛选的次级代谢产物分离及结构鉴定，结合小鼠灌胃嗅镰刀菌后的化合物含量检测，最终确定了聚酮类次级代谢产物FF-C1是在小鼠肠道中抑制CerS6活性的关键次级代谢产物。随后，研究团队构建了嗅镰刀菌次级代谢产物缺失的laeA基因敲除株（F. foetens-ΔlaeA）在小鼠上进行了FF-C1回补实验，证实了嗅镰刀菌通过FF-C1抑制肠道CerS6活性，降低神经酰胺水平，从而逆转小鼠的MASH进展。

肠道真菌具有物种多样性，但其种类和共生性不清、生理功能不明、益生作用有待挖掘，缺少系统挖掘和共生性评价体系。本工作构建了一种全新的基于FiChips的FOCUS-G系统，并发现一类完全适应肠道厌氧的丝状真菌—镰刀菌属，并深入地探索了嗅镰刀菌是稳定定植在结肠环境中的共生性真菌，为肠道真菌研究提供新思路与范式；此外，本工作系统解析了肠道共生真菌嗅镰刀菌通过其次级代谢产物FF-C1抑制肠道神经酰胺合成酶CerS6活性，降低神经酰胺含量，从而逆转小鼠的MAFL-MASH进展的分子机制，提示真菌是神经酰胺的调控网络的关键环节，也为靶向CerS6治疗免疫相关代谢性疾病提供新的干预策略。

姜长涛教授、乔杰院士、庞艳莉研究员、郑明华教授与汪锴研究员为本文的共同通讯作者。北京大学医学部基础医学院博士后周爽、博士研究生李盟以及北京大学第三医院副研究员王鹏程为本文的共同第一作者。本研究得到国家自然科学基金重点项目、基础中心、重大研究计划集成项目、专项项目以及国家重点研发计划基金等经费支持。