Taurine细胞能量代谢与脂质稳态的多功能代谢的研究进展

▲ Taurine (T0022)，CAS: 107-35-7的化学结构式

Taurine (T0022)，CAS: 107-35-7 是广泛存在于动物组织的内源性有机酸，也是胆汁酸的经典缀合基团。作为与自噬及脂蛋白通路相交的代谢物，Taurine 将细胞能量代谢与蛋白质稳态及脂质转运连接起来。其机制层面上，Taurine 通过维持渗透稳态、缓冲活性氧并调控 Ca2+ 动力学来支持线粒体功能与氧化磷酸化效率，这与其在能量消耗和肌肉表现中的作用一致[1,2]。这些近端效应可汇入 AMPK–mTOR 轴，促进 ULK1 激活、Beclin 1–Vps34 复合体募集及 LC3 脂化，并依赖完整溶酶体功能完成底物降解与再利用；由此增强自噬通量，既维持代谢或氧化胁迫下的蛋白质稳态，也影响以自噬为基础的免疫细胞功能与炎性表型[1]。

在整体水平上，Taurine 通过参与胆汁酸缀合重塑胆汁酸库，从而影响与脂质稳态相关的肠肝轴信号。伴随缀合胆汁酸谱的改变，胆汁酸敏感通路（如 FXR、TGR5）的激活状态随之变化，进而影响肝脏极低密度脂蛋白（VLDL）的装配与分泌，以及外周组织经低密度脂蛋白受体（LDLR）介导的 LDL 清除[2]。因此，Taurine 处于肝胆转运与脂蛋白代谢的交汇点，可用于实验性调控含 ApoB 的脂蛋白转运及血脂分布。

在研究应用中，Taurine 是无需遗传操作即可调节自噬与脂质通路的多功能工具。在细胞体系中，可结合 AMPK 磷酸化、mTORC1 活性、ULK1 状态、LC3-II 累积、p62 周转及溶酶体酸化等指标量化自噬通量；在肌肉与代谢细胞模型中，通过呼吸速率、ATP 产生、Ca2+ 瞬变与收缩性能读出其生物能效应；在肝肠模型中，可检测胆汁酸组成、VLDL 分泌（ApoB、MTP 相关步骤）、LDLR 表达与内吞及下游胆汁酸信号转录网络。作为内源性代谢物，Taurine 亦便于在体研究中与能量消耗、肌肉功能和免疫相关表型建立一致的自噬–脂质互作框架[1,2]。

■ 2. 文献分享
■ 2.1 Taurine Induces Proliferation of Neural Stem Cells and Synapse Development in the Developing Mouse Brain
 

▲ 神经干细胞（NSC）免疫荧光标志物鉴定。 A 神经干细胞干性与增殖标志物免疫荧光： 第 1 行：DAPI 核染、增殖标志物 Ki67、神经干细胞骨架蛋白 Nestin 共染，大量细胞双阳性； 第 2 行：干性转录因子 Sox2 与 Nestin 共定位，证明细胞维持干细胞未分化状态； 第 3 行：放射状胶质细胞标志物 BLBP、中间丝蛋白 Vimentin 共表达，符合神经干细胞特征。 B EdU 增殖实验：Nestin 阳性细胞可掺入 EdU，证实细胞具备活跃自我更新增殖能力。 综上，细胞高表达 Nestin、Sox2、Ki67、BLBP、Vimentin 且 EdU 增殖阳性，成功鉴定为纯度良好的神经干细胞。标尺 20 μm。

Taurine (T0022) 在该研究中被报道可增强发育期脑细胞的增殖与突触生成。体内实验方面，胚胎期小鼠在E13给予Taurine后，EdU标记增加，提示干细胞增殖增强。在出生后模型中，研究指出Taurine可提高来源于P5小鼠的齿状回器官型切片以及P5衍生神经祖细胞的增殖；同时，在接受Taurine处理的海马切片中，新生细胞数量显著上升，表明神经祖细胞增殖被增强，并提示早期短暂暴露具有潜在的持久性影响神经元产生的作用。在早期出生后颗粒细胞高增殖的时间窗内，Taurine显著增强了颗粒细胞的形成。原代神经元培养中，于培养第2天加入Taurine，在后续时间点检测到Synapsin 1与PSD95阳性斑点数量显著增加，与研究结论所述的突触生成增强相一致。整体来看，无论是在胚胎期体内暴露、出生后海马器官型切片，还是原代神经元培养体系中，Taurine均提高了与细胞增殖和突触结构相关的指标，体现出其在发育期神经系统中促进神经祖细胞活性与突触斑点形成的作用。[3]

■ 2.2 Taurine is a natural suppressor of urea cycle via targeting ASL

▲ 牛磺酸干预细胞增殖、转录组筛选靶基因 ASL、PTER 敲除验证及尿素循环代谢物检测整套功能实验。 A 细胞增殖曲线：长期牛磺酸处理显著抑制细胞增殖活力； B 差异基因火山图：牛磺酸处理后ASL为显著上调核心基因； C–D 梯度天数牛磺酸给药，ASL 蛋白与 mRNA 表达均随处理时间升高； E–F sgPTER 敲除载体可下调 PTER、上调 ASL，转录水平定量验证该调控关系； G 通路示意图：ASL 为尿素循环关键酶，衔接 TCA 循环与精氨酸 - 瓜氨酸代谢流； H–J 代谢物定量：牛磺酸处理导致胞内精氨酸、尿素含量下降，氨水平蓄积、尿素释放减少，证明牛磺酸通过 PTER/ASL 轴阻滞尿素循环，干扰氨解毒代谢，进而抑制细胞增殖。**、** 代表统计学显著差异。

Taurine (T0022) 被报道为尿素循环的负向调节因子，从而抑制肝细胞癌肿瘤生长。机制上，Taurine 以精氨基代succinate lyase（ASL）为主要靶点抑制肝癌细胞系的尿素循环，并通过抑制 ASL 的转录来约束尿素循环。研究鉴定 Fos 原癌基因（FOS）为 ASL 的转录因子，且在 Taurine 处理后显著降低。FOS‑ASL 轴被证明是 Taurine 产生代谢效应所必需，且敲除 FOS 会破坏 Taurine 诱导的 ASL 下调。在代谢层面，Taurine 重塑了尿素循环代谢物的生成。ASL 在介导 Taurine 所致的肝细胞癌肿瘤生长阻滞中发挥关键作用，且 ASL 的表达与 Taurine 的抑制效应相关。功能学验证显示，对谷氨酰胺分解与尿素循环的协同阻断可显著削弱肝细胞癌的肿瘤生长。具体而言，GLS1 抑制剂 CB839 明显削弱尿素循环能力，而这一效应被 Taurine 增强；与单用 CB839 相比，CB839 联合 Taurine 明显降低细胞存活，并在异种移植模型中表现出对肿瘤生长的显著抑制。综合结果表明，Taurine 可增强对谷氨酰胺分解通路阻断的效能以抑制肿瘤生长，并且足以显著提升 GLS1 抑制的效力。[4]

■ 2.3 Gut Metabolism Links Precision Nutrition, Exercise, and Healthspan in Drosophila melanogaster.

▲ 果蝇精准定时饲喂方案，探究饮食限制（MR）、牛磺酸（Taurine）单用及联用对寿命、运动能力与摄食量的影响。 a 实验设计：ZT 昼夜时序定点投喂，分为对照组 Ctrl、蛋白限制组 MR、牛磺酸组 Tau、MR + 牛磺酸联用组 MR-Tau，长期干预观测羽化后寿命。 b–d 生存曲线：MR 单独可适度延寿，牛磺酸单独显著延长果蝇寿命；MR 与牛磺酸联合干预延寿效果最优。 e 攀爬运动能力：衰老过程中对照组攀爬能力衰退最快，MR、牛磺酸均可改善老年个体运动功能，MR-Tau 联合组保护作用最强。 f 摄食量检测：各组日均食物摄入无明显升高，证明寿命延长并非因摄食增多导致，确证 MR 与牛磺酸通过内源代谢通路延缓衰老。、*、**** 代表统计学差异。

Taurine (T0022) 在果蝇的精确饮食与运动条件下被系统评估。补充Taurine可提高甲硫氨酸循环中间体，并在甲硫氨酸限制（MR）条件下部分恢复其所致的下降。头部代谢组结果显示，单用Taurine或与MR联合均可维持或提升脑部代谢物水平。与MR联合时，Taurine特异性影响谷胱甘肽生物合成与线粒体氧化还原调控，并显著增强三羧酸循环通量，同时伴随一碳供体增加与氧化还原稳态改善。Taurine联合MR还导致肉碱相关代谢物显著积累并富集内源性肉碱生物合成通路，且显著降低摄食量。肠道纵向分析显示，Taurine联合MR时乳酸片球菌的丰度增加最为明显。氧化还原敏感代谢物从对照到Taurine联合MR逐级升高，并在再合并运动时达到峰值。加入运动后，Taurine联合MR的组别表现出最显著的寿命延长，并在时间维度上保持最高的运动表现，同时在运动过程中仍维持较低的摄食速率。运动还可部分缓解与Taurine联合MR相关的生殖力下降。跨干预条件的分析显示，Taurine相关代谢物显著改变，而Taurine联合MR在核苷酸、氨基酸与线粒体代谢方面呈现协调而显著的重塑，体现出对全身代谢的叠加性影响。[5]

■ 2.4 Dietary taurine-mediated alleviation of post-hatch transport stress in broilers: Improvements in growth, antioxidant status, and intestinal barrier integrity linked to gut microbiota modulation.

▲ 7 天、14 天不同剂量牛磺酸（Tau）干预后，TS 模型组肠道差异菌群相对丰度差异分析及 LEfSe 判别分析。 A、B 组间均值与 95% 置信区间差异条形图： 第 7 天（A）：0.25% Tau 上调 Colidextribacter；0.50% Tau 下调大肠杆菌 - 志贺菌；0.75% Tau 降低未鉴定颤螺菌属（Oscillospiraceae）丰度。 第 14 天（B）：梯度牛磺酸显著改变 Ruminococcus_torques_group、Shuttleworthia、Subdoligranulum、Anaerotruncus、Defluviitaleaceae_UCG-011、大肠杆菌 - 志贺菌等关键菌属组成，具有明显时间与剂量依赖性。 C、D LEfSe 分析（LDA 分值）筛选标志物菌群： C 第 7 天：TS 组特征菌为未鉴定颤螺菌属；0.25% Tau 组富集厚壁菌门、肠杆菌科等。 D 第 14 天：0.50% Tau 组富集 Clostridia_UCG_014、Eubacterium_coprostanoligenes_group；0.75% Tau 组同样以梭菌 UCG_014 为特征差异菌。 整体表明牛磺酸可时间、剂量依赖性重塑 TS 损伤小鼠肠道菌群结构，提升有益梭菌、抑制条件致病菌（大肠杆菌 - 志贺菌）富集。

Taurine (T0022) 在运输应激条件下用于黄羽肉鸡，研究重点为抗氧化反应。结果显示，补充Taurine在第14天显著提高空肠与血浆的过氧化氢酶活性，并在这两种组织中均表现为明显升高。基于此，作者指出，饲粮添加Taurine可通过提升抗氧化能力，缓解运输应激引发的不良氧化效应。研究同时提出可能的机制，即Taurine或可通过上调过氧化氢酶表达，增强将过氧化氢转化为水和氧的过程，从而为细胞提供重要的自由基防御。作者还提出，Taurine可能通过减轻运输应激导致的肝损伤来维持肝脏功能，从而保持肝糖原合成与糖异生能力。基于上述观察，结果进一步提示，补充Taurine具有部分经由代谢调控来缓解运输应激所致生长受损的潜力。总体而言，本研究的数据表明，Taurine在运输应激下可积极调节抗氧化防御，其核心证据为空肠与血浆过氧化氢酶活性提高，并伴随研究推断的肝脏支持和与代谢通路相关的生长益处。[6]

■ 3. 结语
Taurine通过维持细胞渗透稳态、缓冲活性氧及调控Ca2+动力学，支持线粒体功能及氧化磷酸化效率，从而作用于AMPK–mTOR轴，增强自噬通量，维持蛋白质稳态及免疫细胞功能。文献显示，Taurine促进发育期神经干细胞增殖和突触形成，作为尿素循环的天然抑制剂通过靶向ASL抑制肝细胞癌生长，在果蝇精确营养与运动模型中改善代谢、延长寿命，并在黄羽肉鸡运输应激中提升抗氧化能力缓解应激损伤。未来研究可聚焦于Taurine在代谢疾病、肿瘤治疗辅助、神经发育支持及结合营养和运动促进健康寿命等方面的应用潜力。

■ 4. Q&A
Q1: Taurine通过何种机制支持线粒体功能及自噬过程？
A1: Taurine通过维持细胞渗透稳态、缓冲活性氧及调控Ca2+动力学，支持线粒体功能和氧化磷酸化效率，进而激活AMPK–mTOR轴，促进ULK1激活、Beclin 1–Vps34复合体募集及LC3脂化，并维持溶酶体功能，增强自噬通量。

Q2: 文献中Taurine体现了哪些关键生物学效应？
A2: Taurine促进发育期小鼠神经干细胞增殖和突触生成，通过靶向ASL抑制肝细胞癌尿素循环及肿瘤生长，改善果蝇肠道代谢延长寿命并提升运动表现，以及通过增强抗氧化能力缓解黄羽肉鸡运输应激。

■ 5. 参考文献
[1] Schaffer S, Kim HW, et al. Effects and mechanisms of taurine as a therapeutic agent. Biomol Ther (Seoul). 2018;26(3):225-241.
[2] Ripps H, Shen W, et al. Taurine: a “very essential” amino acid. Mol Vis. 2012;18:2673-2686.
[3] Shivaraj M, Marcy G, Low G, Ryu J, Zhao X, Rosales F, et al.. Taurine Induces Proliferation of Neural Stem Cells and Synapse Development in the Developing Mouse Brain. PLoS ONE. 2012;7(8):e42935.
[4] Rao K, Zheng K, Sun Y, He J. Taurine is a natural suppressor of urea cycle via targeting ASL. Cell Death Discovery. 2026;12(1):.
[5] Wei F, Liu S, Sun Y, Huang H, Liu J, Wang F, et al.. Gut Metabolism Links Precision Nutrition, Exercise, and Healthspan in Drosophila melanogaster.. Aging cell. 2026;25(7):e70628.
[6] Pan S, Huang W, Dai Y, Fan Z, Yin Y, Hong Y, et al.. Dietary taurine-mediated alleviation of post-hatch transport stress in broilers: Improvements in growth, antioxidant status, and intestinal barrier integrity linked to gut microbiota modulation.. Animal nutrition (Zhongguo xu mu shou yi xue hui). 2026;26():510-525.