Cell：將飲食和腸道微生物結合起來預防胃腸道疾病

摘要：新研究發現，當腸道微生物分解某些食物時，它們會釋放小分子，幫助調節腸道炎癥，促進對腸道病原體的抵抗力。

盡管營養是日常必需品，但它在某種程度上是一個黑盒子。我們知道許多植物性食物對我們有好處，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幫助分解它們，這是另一個黑盒子。我們的腸道細菌起什么作用？發表在《細胞》雜志上的一項新研究表明，通過利用腸道微生物來分解統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養。這些化合物將糖分子與一系列對人體健康有益的小分子配對。

“植物制造這些分子有各種不同的原因——吸引傳粉者，排斥食草動物，殺死細菌，”波士頓兒童醫院傳染病、胃腸病學、肝病學和營養學部門的醫學博士賽斯·拉科夫·納霍姆說。“如果我們吃這些植物，這些分子會發生什么？它們會如何影響我們？”

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

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節腸道炎癥，促進對腸道病原體的抵抗力。Rakoff-Nahoum認為，這些發現可能會產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養作用，研究人員將重點放在擬桿菌上，擬桿菌是人類腸道微生物組中的主要細菌群。他們系統地給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代謝植物化合物，以及它們使用什么酶，”Rakoff-Nahoum說。

“然后我們對炎癥性腸病和艱難梭菌感染的小鼠模型進行了研究，并展示了微生物如何釋放免疫調節和抗結腸炎的特性。”

在小鼠實驗中，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。當它從母體分子葡多糖（富含葡萄和紅酒）中釋放出來時，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，是從柳樹皮中提取的，當在肝臟中轉化為水楊酸時，它是阿司匹林中最著名的活性化合物。但當被腸道內的擬桿菌激活時，它會釋放出鹽黃素，從而調節腸道內穩態并平衡免疫反應。產生必要酶的擬桿菌類可以預防小鼠的結腸炎，而沒有這種酶的擬桿菌類則沒有。單獨的Saligenin也有保護作用。

Rakoff-Nahoum說：“我們給小鼠服用柳樹皮中的水楊苷，發現它可以用來治療炎癥。”“小分子保存完好，具有生物活性。這是利用你的微生物群來獲得飲食對健康的影響。”

建立臨床開發

研究人員希望看到他們的一些發現在治療模型中得到檢驗。處理可以將植物酚類苷與細菌代謝酶配對，也可以直接與細菌配對。Rakoff-Nahoum已經為他們在IBD和艱難梭菌感染方面的研究申請了專利。

“在我看來，這篇論文開辟了一個領域，并有可能產生重大的治療影響，”波士頓兒童醫院胃腸病學、肝病學和營養學主任、醫學博士斯科特·斯內珀（Scott Snapper）說。

參考資料

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