代谢综合征的核心特征之一是肠道屏障功能障碍导致的代谢性内毒素血症，但菌群如何通过其代谢产物影响这条通路，仍有大量未知。近日，南京中医药大学单进军团队联合上海中医药大学李后开、上海交通大学徐斌等合作团队，在 Cell Host & Microbe 发表了题为「Gut commensal Bacteroides-derived pantothenic acid alleviates metabolic synrome」的研究论文，不仅发现肠道共生菌群来源的泛酸具有维持结肠屏障的功能，更揭示了其通过 PANK-CoA-组蛋白乙酰化通路调控上皮分化的完整机制。
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原文链接：https://doi.org/10.1016/j.chom.2026.06.005
泛酸（维生素 B5）长期被认为只具有系统性营养功能——人体通过饮食摄入或肠道菌群合成即可满足需求，局部缺乏在代谢稳态中的角色几乎无人问津。研究团队在两个独立的临床队列中发现，代谢综合征患者的粪便泛酸水平显著下降，而血清泛酸并无差异。一个关键的排除实验是抗生素处理：给予抗生素后，正常饮食组和 HFD 组之间的粪便泛酸差异完全消失，证实这一变化确实源自微生物代谢异常，而非饮食摄入或宿主自身合成改变。更重要的是，粪便泛酸水平与 HOMA-IR、BMI、空腹血糖、血清甘油三酯及血清 LBP（肠道屏障损伤标志物）均呈显著负相关——肠道局部泛酸缺乏与屏障功能恶化、代谢紊乱之间的关联由此浮出水面。
为了找到产泛酸的微生物来源，研究团队从宏基因组入手，发现 Bacteroides fragilis、B. uniformis 和 B. intestinalis 携带完整的 panA-D 泛酸合成基因簇，且在代谢综合征患者粪便中丰度显著降低。为了验证泛酸是否确实是这些拟杆菌合成的，研究人员构建了 B. fragilis 的 panC 基因敲除菌株，并在无菌小鼠中进行同位素示踪：用 13C 标记的 β-Ala灌肠后，只有定植了野生型菌株的小鼠粪便和结肠组织中检测到了同位素标记的泛酸，而 panC 缺失株小鼠完全检测不到——这锁定了 panC 是拟杆菌合成泛酸的关键基因。
图 1 panC 缺失会削弱 B. fragilis 合成泛酸并改善代谢综合征的能力
有泛酸合成能力的菌株，才能修复肠道屏障
建立了「拟杆菌→泛酸」这条因果链后，下一步是确认泛酸本身是否介导了拟杆菌对代谢综合征的保护作用。在高脂饮食诱导的 MetS 小鼠模型中，定植野生型 B. fragilis 显著升高了粪便泛酸，增强了结肠紧密连接蛋白（Occludin、ZO-1、Claudin-1）的表达，降低了血清 LBP 和炎症因子水平，并改善了体重增长和糖耐量。而 panC 突变株的效果显著减弱——泛酸合成的缺失使屏障保护和代谢改善大打折扣。热灭活菌株则完全没有保护作用，说明这一效应依赖活菌的代谢活性，而非菌体结构本身。值得注意的是，野生型和 ΔpanC 菌株在肠道中的定植水平相近，短链脂肪酸、非靶向代谢组学和糖苷酶活性也基本一致——这意味着差异确由泛酸驱动，而非其他代谢物变化的杂音。
有意思的是，更深入的机制解析指向宿主细胞内的 PANK-CoA 代谢轴。泛酸需经泛酸激酶（PANK）转化为辅酶 A 才能发挥功能。研究团队通过 AAV 介导的结肠靶向基因敲低发现，抑制 Pank2/3 的表达会直接削弱 B. fragilis 定植带来的保护效果——即便有产泛酸的活菌存在，宿主细胞无法利用这一原料，屏障功能显著下降。在结肠类器官模型中，Pank2/3 敲低导致肠干细胞分化受阻，肠上皮吸收细胞和分泌细胞的标记物普遍下降，而干细胞标记物上升。换句话说，泛酸不是通过抗炎或抗氧化这类泛性机制起效，而是直接参与调控结肠干细胞向功能性上皮细胞的分化方向。
从泛酸到基因转录：细胞内 CoA 代谢调控组蛋白乙酰化
更关键的是，分子层面呈现出清晰的表观遗传调控图景。PANK2/3 缺失导致细胞内 CoA 和乙酰辅酶 A 水平下降，H3K27ac 和 H3K9ac 的组蛋白乙酰化水平随之降低。CUT&RUN 分析锁定了 KLF4——一个调控结肠上皮分化的关键转录因子——其基因位点的 H3K27ac 富集在 PANK2/3 敲低后明显减少，KLF4 及其下游 MUC2 的表达随之下降。补充 4'-磷酸泛酰巯基乙胺（PANK 下游代谢物）可以部分恢复 CoA 水平和 KLF4 表达，形成从「菌群合成泛酸 → 宿主 PANK 转化 → 组蛋白乙酰化打开分化基因」的完整信号链。
图 2 PANK 依赖性乙酰辅酶 A 代谢通过组蛋白乙酰化维持 KLF4 相关的结肠上皮分化
研究团队还探索了一条基于益生元的干预策略。桔梗多糖（PP）被证明能够促进拟杆菌生长并提升培养上清中的泛酸浓度。在代谢综合征小鼠中，PP 处理显著增加了粪便泛酸水平和拟杆菌丰度，同时改善了体重、糖耐量、屏障功能和炎症指标——这一效应在抗生素处理后消失，再度证实其依赖于肠道菌群。
图 3 益生元桔梗多糖可提升拟杆菌来源泛酸，并改善代谢表型
泛酸在全身循环中并不缺乏（代谢综合征患者的血清泛酸与健康人无差异），但结肠局部的泛酸供给却因菌群失调而显著减少——这意味着传统的全身性泛酸缺乏评估标准，可能低估了局部微环境的代谢需求。不过，泛酸主要在小肠被吸收，结肠局部泛酸浓度的精确调控及递送策略仍有待探索；此外，该保护机制是否在炎症性肠病等其他屏障相关疾病中同样成立，也是值得延伸的问题。
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https://doi.org/10.1016/j.chom.2026.06.005
