The microbiota-dependent tryptophan metabolite alleviates high-fat diet–induced insulin resistance through the hepatic AhR/TSC2/mTORC1 axis

胰岛素抵抗 mTORC1型 代谢组 代谢物 色氨酸 生物 肠道菌群 内分泌学 内科学 2型糖尿病 胰岛素 犬尿氨酸 胰岛素受体 PI3K/AKT/mTOR通路 生物化学 信号转导 糖尿病 医学 氨基酸
作者
Du Wei,Shanshan Jiang,Shengxiang Yin,Rongjiang Wang,Chunling Zhang,Bin‐Cheng Yin,Jialin Li,Li Li,Nan Qi,Ying Zhou,Bang‐Ce Ye
出处
期刊:Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America [National Academy of Sciences]
卷期号:121 (35): e2400385121-e2400385121 被引量:47
标识
DOI:10.1073/pnas.2400385121
摘要

Type 2 diabetes (T2D) is potentially linked to disordered tryptophan metabolism that attributes to the intricate interplay among diet, gut microbiota, and host physiology. However, underlying mechanisms are substantially unknown. Comparing the gut microbiome and metabolome differences in mice fed a normal diet (ND) and high-fat diet (HFD), we uncover that the gut microbiota-dependent tryptophan metabolite 5-hydroxyindole-3-acetic acid (5-HIAA) is present at lower concentrations in mice with versus without insulin resistance. We further demonstrate that the microbial transformation of tryptophan into 5-HIAA is mediated by Burkholderia spp. Additionally, we show that the administration of 5-HIAA improves glucose intolerance and obesity in HFD-fed mice, while preserving hepatic insulin sensitivity. Mechanistically, 5-HIAA promotes hepatic insulin signaling by directly activating AhR, which stimulates TSC2 transcription and thus inhibits mTORC1 signaling. Moreover, T2D patients exhibit decreased fecal levels of 5-HIAA. Our findings identify a noncanonical pathway of microbially producing 5-HIAA from tryptophan and indicate that 5-HIAA might alleviate the pathogenesis of T2D.
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