腸道微生物被稱為人類的“第二基因組”，其結構、組成和狀態(tài)與宿主健康息息相關。11月22日，《Nature》最新一篇文章揭示了其中一個細節(jié)——特定的細菌會通過氨基酸代謝，改變小鼠血液中特定分子的水平，從而影響腸道健康和免疫系統(tǒng)。

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過去15年，科學家們已經證明，腸道微生物參與營養(yǎng)吸收、物質代謝、免疫防御等重要生理過程，與多種疾病的發(fā)生有關聯(lián)，例如糖尿病、心臟病、過敏和抑郁。這些微小的生命體之所以會產生如此大的影響，其中一個原因是：它們會分泌代謝產物，進入血液循環(huán)。然而，明確特定細菌產生分子的種類以及調控分子改變健康的具體機制，這一直是個挑戰(zhàn)。

現(xiàn)在，來自于斯坦福大學醫(yī)學院的微生物學和免疫學副教授Justin Sonnenburg帶領團隊以小鼠為模型，利用遺傳學、代謝學技術詳細解析了腸道微生物關鍵的代謝通路，并展示了腸道細菌對宿主機體影響的細節(jié)。

1.腸道細菌分解氨基酸

我們每日的飲食，除了補充自身營養(yǎng)之外，還會影響腸道微生物。當攝取富含色氨酸（tryptophan）的食物（例如感恩節(jié)的火雞），腸道微生物中的一個特定細菌——生孢梭菌（Clostridium sporogenes）會負責分解色氨酸，并分泌代謝產物吲哚丙酸（indolepropionic acid，IPA，被證實有助于強化腸壁進入血液，與免疫系統(tǒng)互作，改變腸道生物學特性。

現(xiàn)在，Justin Sonnenburg和團隊第一次詳細表明了生孢梭菌分解色氨酸產生吲哚丙酸的具體過程。他們證實，這一反應會產生12種代謝產物，其中有9種會在血液中聚集，3種僅由細菌產生。

當研究人員阻斷生孢梭菌分解色氨酸的能力，小鼠血液中的IPA濃度會發(fā)生變化。此外，小鼠免疫系統(tǒng)、腸道生理也會出現(xiàn)差異。

2.吲哚丙酸對健康的影響

研究團隊找到生孢梭菌分解色氨酸的關鍵基因，并證實fldC基因對于IPA的產生必不可少。他們給無菌小鼠分別注射野生型生孢梭菌（有能力生成吲哚丙酸）或者一種缺乏fldC基因的細菌。結果顯示，注射生孢梭菌的小鼠，血液中IPA水平達到80微摩爾。而接受轉基因細菌的小鼠血液中，無法檢測到IPA。

IPA濃度的改變對小鼠會產生哪些影響？他們發(fā)現(xiàn)，未檢測到IPA水平的小鼠體內免疫細胞活躍度較高，包括中性粒細胞、單核細胞和記憶T細胞。此外，體內共生有轉基因細菌的小鼠，其腸道存在缺陷（滲透性更大），易引發(fā)包括炎癥性腸病在內的疾病。

3.靶向微生物

Sonnenburg表示，如果這一結果同樣適用于人類，那么它將有望給一些腸道疾病帶來新的治療范式——并不是簡單的補充吲哚丙酸等化合物，而是調整微生物組成和結構，從根本上改變新陳代謝，例如，通過提高生孢梭菌水平治療炎癥性腸病，并確?；颊邤z取足夠多的色氨酸。

研究團隊計劃下一步在更復雜的腸道微生物的大背景中研究生孢梭菌以及IPA水平對宿主健康的影響，并探究腸道微生物產生的其他可能影響健康的代謝產物。“IPA只是冰山一角。” Sonnenburg解釋道。