Cell：將飲食和腸道微生物結(jié)合起來(lái)預(yù)防胃腸道疾病

摘要：新研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)腸道微生物分解某些食物時(shí)，它們會(huì)釋放小分子，幫助調(diào)節(jié)腸道炎癥，促進(jìn)對(duì)腸道病原體的抵抗力。

盡管營(yíng)養(yǎng)是日常必需品，但它在某種程度上是一個(gè)黑盒子。我們知道許多植物性食物對(duì)我們有好處，但我們并不總是知道為什么。一旦我們吃了這些食物，我們的腸道微生物群就會(huì)幫助分解它們，這是另一個(gè)黑盒子。我們的腸道細(xì)菌起什么作用？發(fā)表在《細(xì)胞》雜志上的一項(xiàng)新研究表明，通過(guò)利用腸道微生物來(lái)分解統(tǒng)稱為酚類苷的植物化合物，我們可以從飲食中獲得更多的營(yíng)養(yǎng)。這些化合物將糖分子與一系列對(duì)人體健康有益的小分子配對(duì)。

“植物制造這些分子有各種不同的原因——吸引傳粉者，排斥食草動(dòng)物，殺死細(xì)菌，”波士頓兒童醫(yī)院傳染病、胃腸病學(xué)、肝病學(xué)和營(yíng)養(yǎng)學(xué)部門的醫(yī)學(xué)博士賽斯·拉科夫·納霍姆說(shuō)。“如果我們吃這些植物，這些分子會(huì)發(fā)生什么？它們會(huì)如何影響我們？”

他的研究詳細(xì)說(shuō)明了不同的腸道微生物如何使用各種專門的酶來(lái)代謝特定的酚苷。這些酶為了微生物自身的利益而切斷糖分子，同時(shí)釋放小分子——對(duì)我們有潛在的用處。

值得注意的是，研究小組表明，這些小分子中的一些有助于調(diào)節(jié)腸道炎癥，促進(jìn)對(duì)腸道病原體的抵抗力。Rakoff-Nahoum認(rèn)為，這些發(fā)現(xiàn)可能會(huì)產(chǎn)生治療炎癥性腸病和使腸道衰弱的艱難梭菌感染的新方法。

抑制炎癥和艱難梭菌

為了探索腸道微生物組的營(yíng)養(yǎng)作用，研究人員將重點(diǎn)放在擬桿菌上，擬桿菌是人類腸道微生物組中的主要細(xì)菌群。他們系統(tǒng)地給52種擬桿菌和副擬桿菌菌株喂了7種酚類糖苷，看看哪種菌株最有效地分解了這些化合物。

“我們了解了哪些微生物擅長(zhǎng)代謝植物化合物，以及它們使用什么酶，”Rakoff-Nahoum說(shuō)。

“然后我們對(duì)炎癥性腸病和艱難梭菌感染的小鼠模型進(jìn)行了研究，并展示了微生物如何釋放免疫調(diào)節(jié)和抗結(jié)腸炎的特性。”

在小鼠實(shí)驗(yàn)中，某些由擬桿菌酶釋放的小分子選擇性地抑制艱難梭菌的腸道定植。一種有希望的分子是白藜蘆醇。當(dāng)它從母體分子葡多糖（富含葡萄和紅酒）中釋放出來(lái)時(shí)，它變成了一種抗生素，并在小鼠模型中抑制了艱難梭菌。

另一種化合物，水楊酸，是從柳樹(shù)皮中提取的，當(dāng)在肝臟中轉(zhuǎn)化為水楊酸時(shí)，它是阿司匹林中最著名的活性化合物。但當(dāng)被腸道內(nèi)的擬桿菌激活時(shí)，它會(huì)釋放出鹽黃素，從而調(diào)節(jié)腸道內(nèi)穩(wěn)態(tài)并平衡免疫反應(yīng)。產(chǎn)生必要酶的擬桿菌類可以預(yù)防小鼠的結(jié)腸炎，而沒(méi)有這種酶的擬桿菌類則沒(méi)有。單獨(dú)的Saligenin也有保護(hù)作用。

Rakoff-Nahoum說(shuō)：“我們給小鼠服用柳樹(shù)皮中的水楊苷，發(fā)現(xiàn)它可以用來(lái)治療炎癥。”“小分子保存完好，具有生物活性。這是利用你的微生物群來(lái)獲得飲食對(duì)健康的影響。”

建立臨床開(kāi)發(fā)

研究人員希望看到他們的一些發(fā)現(xiàn)在治療模型中得到檢驗(yàn)。處理可以將植物酚類苷與細(xì)菌代謝酶配對(duì)，也可以直接與細(xì)菌配對(duì)。Rakoff-Nahoum已經(jīng)為他們?cè)贗BD和艱難梭菌感染方面的研究申請(qǐng)了專利。

“在我看來(lái)，這篇論文開(kāi)辟了一個(gè)領(lǐng)域，并有可能產(chǎn)生重大的治療影響，”波士頓兒童醫(yī)院胃腸病學(xué)、肝病學(xué)和營(yíng)養(yǎng)學(xué)主任、醫(yī)學(xué)博士斯科特·斯內(nèi)珀（Scott Snapper）說(shuō)。

參考資料

[1] Functional diversification of dietary plant small molecules by the gut microbiome