特殊的腸道菌群如何代謝膽固醇從而影響宿主機(jī)體的整體健康
在生活在機(jī)體消化道中成千上萬(wàn)種細(xì)菌中，科學(xué)家們僅知道少數(shù)細(xì)菌會(huì)直接影響人類機(jī)體的健康，近日，一項(xiàng)刊登在國(guó)際雜志Cell Host & Microbe上題為“Cholesterol Metabolism by Uncultured Human Gut Bacteria Influences Host Cholesterol Level”的研究報(bào)告中，來(lái)自MIT博德研究所和哈佛大學(xué)的科學(xué)家們通過(guò)聯(lián)合研究發(fā)現(xiàn)了一類特殊的腸道菌群，其或能代謝足夠的膽固醇來(lái)潛在影響人類機(jī)體的代謝狀況。
研究者表示，相比沒(méi)有攜帶這些特殊腸道菌群的人群而言，攜帶這些腸道菌群的人群機(jī)體血液中膽固醇的水平較低，這一研究發(fā)現(xiàn)或許就能夠解釋為何有些人在飲食中攝入了較多膽固醇，然而這對(duì)其血液中膽固醇的水平卻影響甚微，這同時(shí)也提示，通過(guò)飲食、益生菌或其它療法來(lái)增強(qiáng)這些特殊菌群的水平或許有望未來(lái)作為一種有效的療法來(lái)幫助降低機(jī)體膽固醇水平。
研究者Ramnik Xavier博士表示，本文研究或能提供一條路線圖來(lái)幫助我們利用微生物的基因和酶類操控機(jī)體代謝并影響人類健康；同時(shí)相關(guān)研究還提供證據(jù)揭示了微生物組的奧秘，并解釋了為何不同個(gè)體機(jī)體擁有不同的膽固醇水平。細(xì)菌能夠代謝膽固醇并不是一個(gè)新觀點(diǎn)，早在20世紀(jì)早期，科學(xué)家們就發(fā)現(xiàn)了一種能將膽固醇轉(zhuǎn)化為稱之為糞甾醇的化合物的特殊細(xì)菌，此后研究人員在大鼠、狒狒、豬甚至人類機(jī)體中均發(fā)現(xiàn)了這種能夠產(chǎn)生糞甾醇的細(xì)菌，然而他們對(duì)這些細(xì)菌的了解卻知之甚少。
文章第一作者Douglas Kenny表示，長(zhǎng)期依賴我們一直知道，某些腸道菌群能夠通過(guò)膽固醇來(lái)產(chǎn)生糞甾醇，但我們并不清楚到底其中哪一種細(xì)菌能夠扮演這個(gè)角色，以及其如何將膽固醇轉(zhuǎn)化為糞甾醇，為此研究人員就想通過(guò)研究來(lái)理解這些細(xì)菌與血液中膽固醇水平之間的關(guān)聯(lián)，但在實(shí)驗(yàn)室中分離能夠代謝膽固醇的細(xì)菌并對(duì)其培養(yǎng)非常困難，而且截至目前為止，人類機(jī)體微生物組中的很多細(xì)菌都難以在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行培養(yǎng)。
隨后研究人員專項(xiàng)對(duì)大規(guī)模的微生物組數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行分析來(lái)尋找能夠參與膽固醇代謝的基因，研究者對(duì)來(lái)自美國(guó)3097名個(gè)體機(jī)體的腸道微生物組進(jìn)行了分析，并對(duì)這些微生物組中大約600萬(wàn)個(gè)微生物基因進(jìn)行了測(cè)序研究，在這些微生物組樣本中，625份包括糞便中所發(fā)現(xiàn)的糞甾醇的信息。研究人員開始尋找僅在分泌糞甾醇的人群中存在的特定細(xì)菌基因，這些基因類似于能夠發(fā)揮與膽固醇代謝類似功能的編碼酶類，這就能夠幫助科學(xué)家們找到了四個(gè)參與分解膽固醇相關(guān)的基因。
此外，研究人員還在實(shí)驗(yàn)室中對(duì)細(xì)菌進(jìn)行遺傳改造使其能夠產(chǎn)生上述四種特殊的酶類（上述4個(gè)基因所編碼產(chǎn)生的酶類），最后他們鎖定了一種名為IsmA（Intestinal Stool Metabolism A）的基因，該基因能夠代謝膽固醇，同時(shí)在遺傳數(shù)據(jù)庫(kù)中研究者還發(fā)現(xiàn)，IsmA基因存在于少量微生物組相關(guān)的細(xì)菌中。Kenny表示，一旦我們知道這個(gè)基因，我們就想回去研究人類，并想闡明微生物組中攜帶該基因和不攜帶該基因的人群之間的差異。
研究者發(fā)現(xiàn)，微生物組中攜帶IsmA基因的人群要比不攜帶的人群機(jī)體糞便中膽固醇的水平低55%-75%，此外，在攜帶該基因的人群中，其血液中平均膽固醇的水平為0.15mmol/L(2.7mg/dL)，這要低于微生物組中不攜帶IsmA基因拷貝的人群；這或許要比諸如HMGCR和PCSK9等人類基因?qū)C(jī)體血液膽固醇的平均影響要更大，這些基因已知會(huì)改變?nèi)祟悪C(jī)體高膽固醇水平的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)也是一些FDA批準(zhǔn)的膽固醇藥物的作用靶點(diǎn)。研究人員非常高興其所發(fā)現(xiàn)的特定基因和微生物與人類機(jī)體代謝和膽固醇水平之間存在密切的關(guān)聯(lián)。
目前研究人員正在嘗試分離攜帶IsmA基因的人類相關(guān)細(xì)菌，同時(shí)他們還想知道是否糞甾醇對(duì)人類健康能產(chǎn)生影響，但本文研究結(jié)果證實(shí)了一種觀點(diǎn)，即一個(gè)人的微生物組組成會(huì)影響機(jī)體的代謝健康。研究者最終的長(zhǎng)期目標(biāo)就是想知道是否這種糞甾醇途徑會(huì)真的直接影響機(jī)體的低膽固醇水平，如果的確是這樣的話，后期研究人員或?qū)?huì)繼續(xù)深入研究，基于微生物組來(lái)開發(fā)有效降低膽固醇的干預(yù)措施。
參考資料：
【1】Cholesterol-busting gut bacteria may affect people's cardiac health
【2】Douglas J. Kenny, Damian R. Plichta, Dmitry Shungin, et al. Cholesterol Metabolism by Uncultured Human Gut Bacteria Influences Host Cholesterol Level, Cell Host & Microbe (2020) doi:10.1016/j.chom.2020.05.013
參考資料：
Primitive stem cells point to new bone grafts for stubborn-to-heal fractures
Eoin P. McNeill et al， Characterization of a pluripotent stem cell-derived matrix with powerful osteoregenerative capabilities， Nature Communications (2020). DOI： 10.1038/s41467-020-16646-2
圖片來(lái)源：Susanna Hamilton, Broad Communications
