腸道菌群對(duì)健康的影響遠(yuǎn)超你想象！
中國(guó)微生物菌種查詢網(wǎng) / 2019-05-21 08:56:34
腸道菌群與哺乳動(dòng)物宿主之間可通過一氧化氮溝通
中國(guó)微生物菌種查詢網(wǎng) 人們通常認(rèn)為腸道中的細(xì)菌只是幫助宿主消化胃部中的食物，但現(xiàn)在的研究發(fā)現(xiàn)腸道菌群不僅僅是消化食物，還能夠告訴它們的宿主基因該做什么。這個(gè)過程如花實(shí)現(xiàn)呢？難到腸道菌群和它們的宿主之間能通過某種方式交談？最近研究人員發(fā)現(xiàn)明星分子一氧化氮在其中扮演重要角色。
在一項(xiàng)新的研究中，來自美國(guó)凱斯西儲(chǔ)大學(xué)醫(yī)學(xué)院、克利夫蘭醫(yī)學(xué)中心和哈佛醫(yī)學(xué)院的研究人員描述了一種“物種間溝通（interspecies communication）”方法：細(xì)菌分泌一氧化氮，從而允許它們與宿主DNA進(jìn)行溝通并控制宿主DNA，這提示著這兩者之間的交談可能廣泛地影響人類健康。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2019年2月21日的Cell期刊上，論文標(biāo)題為“Regulation of MicroRNA Machinery and Development by Interspecies S-Nitrosylation”。
腸道桿菌
這些研究人員追蹤了秀麗隱桿線蟲（一種常見的哺乳動(dòng)物實(shí)驗(yàn)室模型）體內(nèi)的腸道細(xì)菌分泌的一氧化氮。腸道細(xì)菌分泌的一氧化氮結(jié)合到成千上萬的宿主蛋白上，從而完全改變了線蟲調(diào)節(jié)它的自身基因表達(dá)的能力。這項(xiàng)研究首次發(fā)現(xiàn)腸道細(xì)菌能夠利用在包括人類在內(nèi)的哺乳動(dòng)物中普遍存在的一氧化氮網(wǎng)絡(luò)。一氧化氮以一種嚴(yán)格受到調(diào)控的方式--一種稱為S-亞硝基化（S-nitrosylation）的過程---結(jié)合到人體蛋白上。這個(gè)過程受到破壞廣泛地與阿爾茨海默病、帕金森病、哮喘、糖尿病、心臟病和癌癥等疾病有關(guān)。
這些研究結(jié)果表明一氧化氮是腸道細(xì)菌與哺乳動(dòng)物宿主進(jìn)行溝通的一種通用機(jī)制。這項(xiàng)研究提供了越來越多的證據(jù)來表明生活在腸道中的由飲食和環(huán)境決定的細(xì)菌對(duì)哺乳動(dòng)物的健康有著巨大的影響。
腸道菌群棲息在大腦里
聽起來很嚇人，但確實(shí)是真的，腸道菌群不僅能與大腦之間通過腦腸軸進(jìn)行溝通，而且能突破血腦屏障進(jìn)入大腦！最新研究告訴我們，腸道菌群本身就棲息在大腦里，類型多達(dá)3種，這并不是病人才有的特征，即使是健康人也同樣存在。至于它怎么進(jìn)去的，對(duì)大腦是有益有害還并不知曉。腸道菌群能突破血腦屏障進(jìn)入大腦已經(jīng)是革命性的發(fā)現(xiàn)。
在神經(jīng)解剖學(xué)家Rosalinda Roberts的實(shí)驗(yàn)室中，研究人員通過檢查死亡數(shù)小時(shí)內(nèi)的腦組織切片，尋找健康人與精神分裂癥患者之間的差異。大約在5年前，神經(jīng)科學(xué)家Courtney Walker對(duì)腦組織切片圖像中未被識(shí)別的棒狀物產(chǎn)生了興趣。Roberts以前也發(fā)現(xiàn)過這些棒狀物，但是她并沒有在意，Walker則一直在堅(jiān)持。Roberts曾向大學(xué)中的其它研究人員詢問這些棒狀物是什么。就在今年，一個(gè)細(xì)菌學(xué)家給了她一個(gè)意想不到的信息：那些東西是細(xì)菌。現(xiàn)在，Roberts在他們所檢查的每一個(gè)大腦中的某些部位都發(fā)現(xiàn)了細(xì)菌。其中約有一半是健康人的大腦，而另外一半來自精神分裂癥患者。
AKK菌存在于大腦的一種腸道菌，AKK菌。圖片來源：piscesweb
Roberts希望知道，在人死亡之后和大腦移除之前的這幾個(gè)小時(shí)內(nèi)，腸道細(xì)菌是否有可能“滲透”到大腦中。她觀察了健康的小鼠大腦，這些大腦在小鼠被殺后立即進(jìn)行保存，結(jié)果發(fā)現(xiàn)了更多細(xì)菌。之后，他們又檢查了無菌小鼠的大腦，無菌小鼠身體中完全沒有可檢測(cè)到的微生物，死后它們的大腦中也并未發(fā)現(xiàn)微生物。這似乎排除了死后感染細(xì)菌的可能性。
RNA的測(cè)序結(jié)果揭示，大部分細(xì)菌都屬于在腸道內(nèi)比較常見的三類細(xì)菌，分別為厚壁菌、變形桿菌以及擬桿菌。這些細(xì)菌如何進(jìn)入人類大腦？研究人員目前還不清楚。因?yàn)榇竽X是一個(gè)受保護(hù)的環(huán)境，圍繞其血管的細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)會(huì)阻擋血液內(nèi)容物，細(xì)菌和病毒如果能夠穿過這種血腦屏障，則會(huì)有危及生命的風(fēng)險(xiǎn)。目前，據(jù)研究人員猜測(cè)，它們有可能是從血管中穿過，從腸道向上進(jìn)入神經(jīng)，或者甚至有可能通過鼻子進(jìn)入大腦。
藥物副作用也和腸道菌群有關(guān)
日前，來自蘇黎世大學(xué)的安德魯教授帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn):腸道菌群是某些藥物毒副作用的罪魁禍?zhǔn)祝鼈兩踔量衫盟幬镏械某煞趾铣捎卸净衔铩?br />
他們的研究結(jié)果發(fā)表在《Science》雜志上。題目為“Separating host and microbiome contributions to drug pharmacokinetics and toxicity.”
在哺乳動(dòng)物中，腸道微生物在營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的攝取、上皮細(xì)胞的生長(zhǎng)發(fā)育、免疫及藥物的代謝和毒性方面起重要作用。近年來,腸道微生物組在藥物代謝中的作用受到越來越廣泛的關(guān)注，其特點(diǎn)深入影響藥物藥效、藥物副反應(yīng)及相關(guān)藥物研究。而不少專家認(rèn)為使用微生物組，我們有望帶來全新的精準(zhǔn)療法。
研究人員已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了幾十種腸道細(xì)菌似乎可以修飾治療藥物，包括一些治療帕金森病和焦慮的藥物。細(xì)菌干擾也可能有助于解釋為什么動(dòng)物模型并不總能預(yù)測(cè)人類的藥物毒性，因?yàn)閯?dòng)物的腸道微生物與人類不同。