《Cell》利用肠道微生物对抗炎症和感染

《Cell》Functional diversification of dietary plant small molecules by the gut microbiome

尽管营养是日常必需品，但它在某种程度上是一个黑盒子。我们知道许多植物性食物对我们有好处，但我们并不总是知道为什么。

　　

尽管营养是日常生活中的必需品，但它在某种程度上仍然是一个“黑箱”。我们知道许多植物性食物对我们有益，但并不总是清楚原因。我们的肠道微生物组，它帮助我们分解这些食物，也是一个“黑箱”。我们的肠道细菌究竟扮演了什么角色？发表在《Cell》杂志上的一项新研究表明，我们可以通过利用肠道微生物来分解植物化合物——统称为酚苷，从而从饮食中获得更多益处。这些化合物将糖分子与一系列有益于人类健康的小分子结合在一起。

植物制造这些分子有各种各样的原因——吸引传粉者、驱赶食草动物、杀死细菌。如果我们食用这些植物，这些分子会发生什么变化，以及它们如何影响我们？——波士顿儿童医院传染病科和胃肠病学、肝病学及营养科的Seth Rakoff-Nahoum博士

他的研究详细描述了不同的肠道微生物如何利用各种特异性酶来代谢特定的酚苷。这些酶切掉糖分子以满足微生物自身的需求，同时释放出小分子——这些小分子可能对我们有益。

值得注意的是，研究团队发现，其中一些小分子有助于调节肠道炎症，并增强对肠道病原体的抵抗力。Rakoff-Nahoum认为，这些发现可能会催生出针对炎症性肠病和致残性艰难梭菌感染的新方法。

抑制炎症和艰难梭菌

为了探索肠道微生物组的营养作用，研究人员专注于拟杆菌属（Bacteroides），这是人类肠道微生物组中的一个主要细菌群。他们系统地将七种酚苷喂养给52种拟杆菌和副拟杆菌菌株，以观察哪些菌株最有效地分解这些化合物。

“我们了解到哪些微生物擅长代谢植物化合物，以及它们使用了哪些酶。”Rakoff-Nahoum说，“然后我们转向炎症性肠病和艰难梭菌感染的小鼠模型，展示了微生物如何释放免疫调节和抗结肠炎特性。”

在小鼠实验中，某些由拟杆菌酶释放的小分子选择性地抑制了艰难梭菌在肠道中的定植。其中一种有前景的分子是白藜芦醇。当从其母体分子——白藜芦醇苷（存在于葡萄和红酒中）中释放出来时，它变成了一种抗生素，并在小鼠模型中抑制了艰难梭菌。

另一种化合物是从柳树皮中提取的水杨苷，它在肝脏中转化为水杨酸后，是阿司匹林的活性成分。但在肠道中被拟杆菌激活时，它会释放出一种名为水杨素的小分子，调节肠道稳态并平衡免疫反应。产生必要酶的拟杆菌菌株在小鼠中对结肠炎有保护作用，而没有这种酶的菌株则没有。单独的水杨素也具有保护作用。

“我们给小鼠喂食了柳树皮中的水杨苷，发现它可以用来治疗炎症。”Rakoff-Nahoum说，“这种小分子保持完整且具有生物活性。这是利用你的微生物组来获取饮食的健康益处。”

临床开发

研究人员希望看到他们的一些发现能够在治疗模型中得到测试。治疗方法可以将植物酚苷与代谢它们的细菌酶或直接与细菌配对。Rakoff-Nahoum已经为其围绕炎症性肠病和艰难梭菌感染的工作申请了专利。

“在我看来，这篇论文开辟了一个领域，并有可能产生重大的治疗影响。”波士顿儿童医院胃肠病学、肝病学及营养科主任Scott Snapper博士说。