腸道微生物被稱為人類的“第二基因組”，其結(jié)構(gòu)、組成和狀態(tài)與宿主健康息息相關(guān)。11月22日，《Nature》最新一篇文章揭示了其中一個(gè)細(xì)節(jié)——特定的細(xì)菌會(huì)通過氨基酸代謝，改變小鼠血液中特定分子的水平，從而影響腸道健康和免疫系統(tǒng)。

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過去15年，科學(xué)家們已經(jīng)證明，腸道微生物參與營(yíng)養(yǎng)吸收、物質(zhì)代謝、免疫防御等重要生理過程，與多種疾病的發(fā)生有關(guān)聯(lián)，例如糖尿病、心臟病、過敏和抑郁。這些微小的生命體之所以會(huì)產(chǎn)生如此大的影響，其中一個(gè)原因是：它們會(huì)分泌代謝產(chǎn)物，進(jìn)入血液循環(huán)。然而，明確特定細(xì)菌產(chǎn)生分子的種類以及調(diào)控分子改變健康的具體機(jī)制，這一直是個(gè)挑戰(zhàn)。

現(xiàn)在，來自于斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院的微生物學(xué)和免疫學(xué)副教授Justin Sonnenburg帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)以小鼠為模型，利用遺傳學(xué)、代謝學(xué)技術(shù)詳細(xì)解析了腸道微生物關(guān)鍵的代謝通路，并展示了腸道細(xì)菌對(duì)宿主機(jī)體影響的細(xì)節(jié)。

1.腸道細(xì)菌分解氨基酸

我們每日的飲食，除了補(bǔ)充自身營(yíng)養(yǎng)之外，還會(huì)影響腸道微生物。當(dāng)攝取富含色氨酸（tryptophan）的食物（例如感恩節(jié)的火雞），腸道微生物中的一個(gè)特定細(xì)菌——生孢梭菌（Clostridium sporogenes）會(huì)負(fù)責(zé)分解色氨酸，并分泌代謝產(chǎn)物吲哚丙酸（indolepropionic acid，IPA，被證實(shí)有助于強(qiáng)化腸壁進(jìn)入血液，與免疫系統(tǒng)互作，改變腸道生物學(xué)特性。

現(xiàn)在，Justin Sonnenburg和團(tuán)隊(duì)第一次詳細(xì)表明了生孢梭菌分解色氨酸產(chǎn)生吲哚丙酸的具體過程。他們證實(shí)，這一反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生12種代謝產(chǎn)物，其中有9種會(huì)在血液中聚集，3種僅由細(xì)菌產(chǎn)生。

當(dāng)研究人員阻斷生孢梭菌分解色氨酸的能力，小鼠血液中的IPA濃度會(huì)發(fā)生變化。此外，小鼠免疫系統(tǒng)、腸道生理也會(huì)出現(xiàn)差異。

2.吲哚丙酸對(duì)健康的影響

研究團(tuán)隊(duì)找到生孢梭菌分解色氨酸的關(guān)鍵基因，并證實(shí)fldC基因?qū)τ?/span>IPA的產(chǎn)生必不可少。他們給無菌小鼠分別注射野生型生孢梭菌（有能力生成吲哚丙酸）或者一種缺乏fldC基因的細(xì)菌。結(jié)果顯示，注射生孢梭菌的小鼠，血液中IPA水平達(dá)到80微摩爾。而接受轉(zhuǎn)基因細(xì)菌的小鼠血液中，無法檢測(cè)到IPA。

IPA濃度的改變對(duì)小鼠會(huì)產(chǎn)生哪些影響？他們發(fā)現(xiàn)，未檢測(cè)到IPA水平的小鼠體內(nèi)免疫細(xì)胞活躍度較高，包括中性粒細(xì)胞、單核細(xì)胞和記憶T細(xì)胞。此外，體內(nèi)共生有轉(zhuǎn)基因細(xì)菌的小鼠，其腸道存在缺陷（滲透性更大），易引發(fā)包括炎癥性腸病在內(nèi)的疾病。

3.靶向微生物

Sonnenburg表示，如果這一結(jié)果同樣適用于人類，那么它將有望給一些腸道疾病帶來新的治療范式——并不是簡(jiǎn)單的補(bǔ)充吲哚丙酸等化合物，而是調(diào)整微生物組成和結(jié)構(gòu)，從根本上改變新陳代謝，例如，通過提高生孢梭菌水平治療炎癥性腸病，并確保患者攝取足夠多的色氨酸。

研究團(tuán)隊(duì)計(jì)劃下一步在更復(fù)雜的腸道微生物的大背景中研究生孢梭菌以及IPA水平對(duì)宿主健康的影響，并探究腸道微生物產(chǎn)生的其他可能影響健康的代謝產(chǎn)物。“IPA只是冰山一角。” Sonnenburg解釋道。