來源：生物通       時間：2020-02-27

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       小鼠中多達70％的分子是由體內(nèi)的微生物決定的 

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        我們體內(nèi)微生物群落包括生存在我們體內(nèi)的細菌，病毒和其他微生物，這些生物與從炎癥性腸病，到運動成績等一切事物都有不同程度的關(guān)聯(lián)。 

       但是，如此微小的生物究竟如何對人體產(chǎn)生如此巨大的影響呢？ 

       加州大學(xué)圣地亞哥分校的研究人員創(chuàng)建了有史以來第一張小鼠每個器官中所有分子的圖譜，以及它們被微生物修飾的方式。令人驚訝的是，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)。 

        這一發(fā)現(xiàn)公布在2月26日Nature雜志上，由圣地亞哥分校斯卡格斯藥學(xué)院質(zhì)譜創(chuàng)新中心教授兼主任Pieter Dorrestein博士和Robert Quinn博士領(lǐng)導(dǎo)完成。 

       Dorrestein說，當(dāng)改變膽汁酸等分子的結(jié)構(gòu)時，可以改變細胞之間的對話方式，以及在某個時間打開或關(guān)閉哪些基因。這可能會對身體功能和疾病的發(fā)展產(chǎn)生巨大影響。 

      “我們聽到了很多關(guān)于人類基因如何影響我們健康和行為的研究發(fā)現(xiàn)，因此當(dāng)我們發(fā)現(xiàn)我們體內(nèi)的分子和行為方式并不是由我們自己的基因，而是由其他生物的基因決定的時候，這令人震驚?！?nbsp;

       繪制分子和微生物圖譜 

       研究小組比較了無菌小鼠和具有正常微生物的小鼠。他們利用了質(zhì)譜來表征每個小鼠器官中的非活性分子。他們將它們與GNPS數(shù)據(jù)庫（由Dorrestein和合作者開發(fā)的質(zhì)譜庫）中的參考結(jié)構(gòu)進行比較，識別出盡可能多的分子。他們還通過對作為細菌類型條形碼的特定遺傳區(qū)域進行測序，確定了哪些微生物與這些分子共存。 

       研究人員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個不同器官的96個部位上768個樣品進行了分析。結(jié)果在帶有微生物的正常小鼠體內(nèi)獲得了所有分子圖，也在沒有微生物的整個小鼠體內(nèi)發(fā)現(xiàn)了分子圖。 

      對比圖譜發(fā)現(xiàn)，多達70％的小鼠腸道化學(xué)成分是由其腸道微生物組決定的。即使在遠端器官，例如子宮或大腦中，帶有腸道微生物的小鼠中約有20％的分子也不同。 

       細菌修飾膽汁酸 

       在繪制這些圖譜之后，研究人員發(fā)現(xiàn)了一個特定的分子家族——存在微生物的個體似乎有顯著差異的分子：膽汁酸。膽汁酸主要是由小鼠或人的肝臟產(chǎn)生的，有助于消化油脂，還可以在全身傳遞信息。 

       研究小組在具有正常微生物群的小鼠中發(fā)現(xiàn)了以前未知的膽汁酸結(jié)構(gòu)，但在無菌小鼠中卻沒有。眾所周知，宿主肝酶會在膽汁酸中添加氨基酸，特別是甘氨酸和?；撬?。但是，在微生物群落正常的小鼠中，研究小組發(fā)現(xiàn)細菌正在用其他氨基酸（苯丙氨酸，酪氨酸和亮氨酸）標(biāo)記膽汁酸。 

       Quinn說：“在170年的時間里，已經(jīng)發(fā)表了超過42,000篇有關(guān)膽汁酸的研究論文。” “然而這些變化卻被忽略了?！?nbsp;

       對人類健康的影響 

       令人好奇的是人體中是否也有相同類型的微生物修飾的膽汁酸，為此研究人員使用他們創(chuàng)建的工具質(zhì)譜搜索工具（MASST）來搜索1,004個通過質(zhì)譜分析的公共樣本數(shù)據(jù)集。他們還通過質(zhì)譜分析了大約3,000份糞便樣本，這些樣本是屬于加州大學(xué)圣地亞哥分校醫(yī)學(xué)院的大型公民科學(xué)項目“American Gut Project”。 

       他們的發(fā)現(xiàn)是：研究人員在小鼠中觀察到的獨特微生物修飾膽汁酸也存在于數(shù)據(jù)集中，占所有人類樣品中的25.3％。這些新的膽汁酸在嬰兒和炎癥性腸病或囊性纖維化患者中含量更高。 

       膽汁酸可以將信息從腸道傳遞到身體其他部位，這是通過稱為Farnesoid X受體這種特定腸道受體。膽汁酸結(jié)合并激活受體，然后抑制負責(zé)制造更多膽汁酸的基因。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，因此在肝病和肥胖癥中扮演著重要的角色。目前正在開發(fā)幾種藥物，通過激活這種受體來治療肝臟疾病。 

       這項研究在實驗室中生長的小鼠和人類細胞中發(fā)現(xiàn)微生物修飾的膽汁酸強烈刺激了受體，從而降低了肝臟中產(chǎn)生膽汁酸的基因表達。 

       這項研究提出了許多關(guān)于微生物可能在驅(qū)動肝臟和其他疾病，以及影響治療藥物活性方面的作用等相關(guān)問題，例如針對受體的藥物未來是否可以成為一種新治療方向。 

       Dorrestein說：“這項研究提供了一個清晰的例子，說明微生物如何影響人類基因的表達?！?“我們?nèi)匀徊恢肋@可能帶來的下游后果，或者我們?nèi)绾文軌蚋深A(yù)，才能改善人類健康。 

       文章轉(zhuǎn)自：生物通 

       原文標(biāo)題： 

       Global chemical effects of the microbiome include new bile-acid conjugations