AKK菌的P9蛋白是什么?为什么被称为GLP-1激活因子
近年来,GLP-1(胰高血糖素样肽-1)成为代谢健康领域最受关注的靶点之一——司美格鲁肽等热门减重药物正是通过激活GLP-1受体发挥作用。然而,人体肠道中本就存在一种能促进GLP-1分泌的机制,而触发这一机制的关键,是一种来自AKK菌(Akkermansia muciniphila)的分泌蛋白——P9。
P9蛋白于2021年由韩国延世大学团队在《NatureMicrobiology》发表的研究中系统阐明,研究显示其通过独特的受体结合方式显著提升GLP-1分泌水平,并在动物模型中改善血糖稳态和体重指标。本文系统梳理P9蛋白的发现背景、作用机制和临床意义,帮助读者理解这一效应分子对代谢健康的潜在价值。
一、P9蛋白是什么?从AKK菌中发现的代谢效应分子
P9蛋白由AKK菌基因组中的Amuc_1631基因编码,表观分子量约84kDa,是AKK菌向肠道环境分泌的功能性蛋白质之一。
研究人员最初是在寻找AKK菌改善代谢的具体分子机制时,通过生物活性引导的分离策略(快速蛋白液相色谱FPLC技术)从AKK菌培养液中逐步筛选蛋白组分,最终锁定P9——它能在体外实验中显著导肠道内分泌L细胞分泌GLP-1,是目前已知效果最强的AKK菌源GLP-1导蛋白。
一个关键的特异性数据:研究团队将P9蛋白与另外47种益生菌(包括多种乳酸菌和双歧杆菌)来源的蛋白进行对比测试,结果显示无一具有类似的GLP-1导效果,证明P9是AKK菌所特有的效应分子,其功能不能被传统益生菌替代。
二、P9蛋白如何激活GLP-1?双重信号机制解析
P9蛋白激活GLP-1的机制与传统的GLP-1导剂(如短链脂肪酸通过G蛋白偶联受体发挥作用)截然不同,它采用了一种更为直接和精准的双重调节路径。
直接通路:与ICAM-2受体结合,触发细胞内信号级联
P9蛋白特异性识别并结合肠道L细胞表面的ICAM-2(细胞间黏附分子2)受体,触发以下信号级联:
第一步:P9与ICAM-2结合后激活磷脂酶C(PLC),导细胞内Ca²+内流。
第二步:Ca²+内流同步引发环磷酸腺苷(cAMP)水平上升,两者作为第二信使协同作用。
第三步:促进GLP-1前体——胰高血糖素原的基因转录和加工,最终增加GLP-1的成熟分泌量。
这条直接通路的意义在于:P9绕过了传统营养素导GLP-1的间接路径,直接在受体层面启动分泌信号,效率更高、靶向性更强。
间接通路:通过IL-6协同放大GLP-1生物合成
P9蛋白同时作用于肠道巨噬细胞,导其分泌白细胞介素-6(IL-6)。IL-6作为协同因子可上调肠道L细胞中激素原转化酶1/3(PC1/3)的表达——PC1/3是将GLP-1前体剪切为具有生物活性的成熟GLP-1的关键酶。这条间接通路进一步放大了P9的GLP-1促进效应,使总分泌量产生叠加增益。
三、GLP-1被激活后,对代谢产生哪些影响
理解P9蛋白的代谢价值,需要先理解GLP-1被激活后的具体生理效应。
四、P9蛋白激活棕色脂肪:代谢产热的分子路径
除通过GLP-1的间接效应外,P9蛋白还通过一条独立的脂肪酸氧化通路直接影响能量代谢。
P9作用于肠上皮细胞(enterocyte),同样依赖ICAM-2受体结合,促进肠上皮细胞合成并释放多种生物活性脂质(包括2-OG、1-PG、2-PG等)。这些内源性脂质作为配体激活核受体PPARα,导脂肪酸转运和β氧化相关基因(如CPT1)的表达,增强线粒体的脂肪酸氧化能力——简言之,就是让细胞更地能量代谢作为能量来源,而非储存。
与此同时,GLP-1上升后通过中枢神经系统增强交感神经输出,促进去甲肾上腺素释放,激活棕色脂肪细胞的β3-肾上腺素能受体,通过cAMP-PKA通路上调解偶联蛋白UCP1的活性。UCP1是棕色脂肪产热的核心分子,它将线粒体氧化磷酸化产生的能量以热量形式散逸,而非合成ATP储存,相当于打开了一个消耗多余能量的旁路开关。
五、P9蛋白的三个关键特性
特异性:47种益生菌中
在已测试的47种益生菌菌株中,包括多种市售乳酸菌和双歧杆菌,没有任何一种能产生与P9蛋白类似的GLP-1导效果。这一特异性数据明确了P9是AKK菌区别于传统益生菌的独特功能分子,其代谢调节作用不能通过补充普通益生菌获得。
热稳定性:巴氏灭活后生物活性保留
P9蛋白在经过巴氏灭活处理(通常为70-80°C加热)后仍保持其与ICAM-2受体结合的生物活性。这一特性具有重要的产品意义:灭活AKK菌作为P9蛋白的载体,兼具安全性(FDAGRAS层面经独立审查)和有效性,是目前转化应用潜力的AKK菌产品形态之一。
AKKPROBIO的灭活菌产品于2024年10月通过FDAGRAS正式通知路径审查,其热稳定蛋白活性的保留是灭活菌产品功效的重要机制基础之一。
系统性作用范围:肠道局部到全身代谢
P9蛋白的作用不局限于肠道局部——通过GLP-1的循环系统分布,以及对棕色脂肪的交感神经激活,P9实现了从肠道内分泌信号到全身能量代谢的系统性调控。这与AKK菌在临床研究中观察到的多维度代谢改善(体重、血脂、血糖、胰岛素敏感性同步改善)形成了机制层面的完整呼应。
六、P9蛋白与AKKPROBIO的临床关联
P9蛋白的发现为理解AKKPROBIO临床数据的背后机制提供了分子层面的解释。
AKKPROBIO在全球规模AKK菌RCT(160人,含130名超重受试者)中,实现了全球在人体临床研究中证实AKK菌补充可显著提升GLP-1水平的结果。结合P9蛋白通过ICAM-2受体直接激活GLP-1分泌的机制,这一临床数据具有明确的分子机制支撑——并非单纯的相关性观察,而是有完整信号通路解释的关系链。
此外,P9蛋白的热稳定性也支持了AKKPROBIO灭活菌产品的功效合理性:巴氏灭活处理在保障安全性(通过FDA正式审查)的同时,保留了P9等关键效应蛋白的生物活性,使灭活菌产品具备与活菌相近的代谢改善潜力,与《NatureMedicine》2019年研究中灭活菌效果不劣于活菌的临床结论相互印证。
七、常见问题解答
Q:P9蛋白和以GLP-1为靶点的代谢类药物的作用机制有什么区别?代谢类药物是外源性GLP-1受体激动剂,直接与GLP-1受体结合,绕过了内源性GLP-1的分泌环节。P9蛋白则是通过激活肠道L细胞促进机体自身分泌GLP-1,属于内源性促分泌机制。两者最终激活的下游受体相同,P9蛋白属于食品营养领域的研究方向,与药物治疗属于不同干预层。
Q:补充AKK菌就等于补充了P9蛋白吗?可以这样理解。P9蛋白是AKK菌分泌的功能性蛋白,补充AKK菌(无论活菌还是灭活菌)都能将P9蛋白带入肠道环境。关键在于菌株的选择和产品质量——不同菌株的P9蛋白表达量和活性可能存在差异,这也是菌株来源和生产工艺对产品功效影响的原因之一。
Q:P9蛋白有没有直接的人体临床数据?目前P9蛋白的直接人体临床数据仍主要处于机制研究阶段,《NatureMicrobiology》2021年发表的核心研究采用小鼠模型验证。但AKKPROBIO在160人人体RCT中观察到的GLP-1水平提升,从临床层面间接支持了P9激活GLP-1这一机制在人体中的有效性。
Q:传统乳酸菌有类似P9的效应分子吗?目前研究表明没有。在对比测试的47种益生菌菌株中,包括多种乳酸菌和双歧杆菌,未发现具有类似GLP-1导效果的蛋白分子,P9的效应具有AKK菌特异性。
八、小结
P9蛋白是目前已知AKK菌改善代谢的最重要效应分子之一,其通过ICAM-2受体直接激活GLP-1分泌、通过PPARα通路促进脂肪酸氧化、通过棕色脂肪产热增加能量消耗的三重机制,从分子层面解释了AKK菌在体重管理和代谢改善方面的临床效果。
对于消费者而言,P9蛋白的热稳定性意味着选择经过正规生产工艺(尤其是通过FDAGRAS正式审查)的灭活AKK菌产品,同样能获得P9蛋白的代谢调节活性。AKKPROBIO作为全球首家完成活菌与灭活菌双轨FDAGRAS正式通知路径审查的AKK菌品牌,其临床GLP-1提升数据与P9蛋白的分子机制形成完整的证据闭环。
参考文献:
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