Nature：微生物如何影響機(jī)體化學(xué)成分

此前大量證據(jù)表明，我們體內(nèi)微生物群落的組成與炎癥反應(yīng)以及其它生理性狀都有著不同程度的關(guān)聯(lián)。但是，為什么微生物會(huì)對人產(chǎn)生如此巨大的影響？

在最近一項(xiàng)研究中，加利福尼亞大學(xué)圣地亞哥分校等機(jī)構(gòu)的研究人員創(chuàng)建了首個(gè)老鼠各器官中所有分子的圖譜，以及它們被微生物修飾的方式。他們發(fā)現(xiàn)微生物控制著小鼠和人體內(nèi)膽汁酸的結(jié)構(gòu)。相關(guān)結(jié)果發(fā)表在最近的《Nature》雜志上。文章作者為Pieter Dorrestein博士和Robert Quinn博士。

Dorrestein說，當(dāng)膽酸等的分子的結(jié)構(gòu)被改變時(shí)，同時(shí)可能會(huì)改變細(xì)胞彼此之間的交談方式以及基因的表達(dá)程度。這可能會(huì)對身體功能和疾病的發(fā)展產(chǎn)生巨大影響。

（圖片來源：UCSD）

在該研究中，作者通過質(zhì)譜技術(shù)比較了無菌小鼠和具有正常微生物的小鼠各個(gè)器官中的小分子類型，并將其與GNPS數(shù)據(jù)庫中的參考結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較以識(shí)別盡可能多的分子。他們還通過對細(xì)菌的特定遺傳區(qū)域進(jìn)行測序，確定了哪些微生物與這些分子存在相關(guān)性。

他們總共對來自四只無菌小鼠和四只具有正常微生物的小鼠的29個(gè)不同器官的96個(gè)部位的768個(gè)樣品進(jìn)行了分析，繪制得到了體內(nèi)的所有分子圖譜。

對比圖譜發(fā)現(xiàn)，多達(dá)70％的小鼠腸道化合物是由其腸道微生物組決定的。即使在不相鄰的器官，例如子宮或大腦中，約有20％的分子也存在差異。

之后，研究人員發(fā)現(xiàn)了一個(gè)特定的分子家族：膽酸，它們的分布似乎與微生物存在很密切的聯(lián)系。膽酸主要是由肝臟產(chǎn)生，它們有助于消化油脂，還可以在全身傳遞信息。

具體來講，作者在具有正常微生物群的小鼠中發(fā)現(xiàn)了以前未知結(jié)構(gòu)的膽汁酸衍生物，但在無菌小鼠中卻沒有上述結(jié)構(gòu)。例如，在微生物群落正常的小鼠中，研究小組發(fā)現(xiàn)細(xì)菌可以用苯丙氨酸，酪氨酸和亮氨酸對膽酸進(jìn)行修飾。

之后，研究人員使用他們創(chuàng)建的工具質(zhì)譜搜索工具（MASST）對公開樣本數(shù)據(jù)庫中的質(zhì)譜數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，他們還通過質(zhì)譜手段分析了大約3,000份人類糞便樣本。

結(jié)果表明：小鼠中觀察到的具有微生物修飾特征的膽酸分子在25%左右的人類樣品中同樣存在。這些膽酸結(jié)構(gòu)在嬰兒和炎癥性腸病或囊性纖維化患者中含量更高。

膽汁酸可以通過腸道一種特定的受體分子——farnesoid X受體，將信號從腸道傳遞到身體其他部位。膽酸結(jié)合并激活受體，然后抑制負(fù)責(zé)制造更多膽酸的基因。該受體還有助于調(diào)節(jié)肝臟中甘油三酸酯的水平和腸道中的體液含量。目前正在開發(fā)幾種藥物就是通過激活該受體來治療肝臟疾病。

在該研究中，作者發(fā)現(xiàn)，存在微生物修飾的膽酸分子能夠強(qiáng)烈地激活farnesoid X受體，從而降低了肝臟中產(chǎn)生膽酸的基因的表達(dá)。

Dorrestein說：“這項(xiàng)研究提供了一個(gè)清晰的例子，表明微生物如何影響人類基因的表達(dá)。盡管我們?nèi)匀徊恢肋@可能導(dǎo)致的后果，以及我們?nèi)绾文軌蚋深A(yù)這一途徑以改善人類健康?！保ㄊ缆?lián)博研(Bioexcellence)世聯(lián)博研Bioexcellence）

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