Cell：将饮食和肠道微生物结合起来预防胃肠道疾病

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

发表在《细胞》杂志上的一项新研究发现，当肠道微生物分解某些食物时，它们会释放小分子，帮助调节肠道炎症，促进对肠道病原体的抵抗力。这一发现可能催生治疗炎症性肠病和艰难梭菌感染的新方法。

　　

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。一旦我们吃了这些食物，我们的肠道微生物群就会帮助分解它们，这是另一个黑盒子。我们的肠道细菌起什么作用？发表在《细胞》杂志上的一项新研究表明，通过利用肠道微生物来分解统称为酚类苷的植物化合物，我们可以从饮食中获得更多的营养。这些化合物将糖分子与一系列对人体健康有益的小分子配对。

“植物制造这些分子有各种不同的原因——吸引传粉者，排斥食草动物，杀死细菌，”波士顿儿童医院传染病、胃肠病学、肝病学和营养学部门的医学博士赛斯·拉科夫·纳霍姆说。“如果我们吃这些植物，这些分子会发生什么？它们会如何影响我们？”

他的研究详细说明了不同的肠道微生物如何使用各种专门的酶来代谢特定的酚苷。这些酶为了微生物自身的利益而切断糖分子，同时释放小分子——对我们有潜在的用处。

值得注意的是，研究小组表明，这些小分子中的一些有助于调节肠道炎症，促进对肠道病原体的抵抗力。Rakoff-Nahoum认为，这些发现可能会产生治疗炎症性肠病和使肠道衰弱的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，研究人员将重点放在拟杆菌上，拟杆菌是人类肠道微生物组中的主要细菌群。他们系统地给52种拟杆菌和副拟杆菌菌株喂了7种酚类糖苷，看看哪种菌株最有效地分解了这些化合物。

“我们了解了哪些微生物擅长代谢植物化合物，以及它们使用什么酶，”Rakoff-Nahoum说。“然后我们对炎症性肠病和艰难梭菌感染的小鼠模型进行了研究，并展示了微生物如何释放免疫调节和抗结肠炎的特性。”

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艰难梭菌的肠道定植。一种有希望的分子是白藜芦醇。当它从母体分子葡多糖（富含葡萄和红酒）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，水杨酸，是从柳树皮中提取的，当在肝脏中转化为水杨酸时，它是阿司匹林中最著名的活性化合物。但当被肠道内的拟杆菌激活时，它会释放出盐黄素，从而调节肠道内稳态并平衡免疫反应。产生必要酶的拟杆菌类可以预防小鼠的结肠炎，而没有这种酶的拟杆菌类则没有。单独的Saligenin也有保护作用。 

Rakoff-Nahoum说：“我们给小鼠服用柳树皮中的水杨苷，发现它可以用来治疗炎症。”“小分子保存完好，具有生物活性。这是利用你的微生物群来获得饮食对健康的影响。”

 

建立临床开发

研究人员希望看到他们的一些发现在治疗模型中得到检验。处理可以将植物酚类苷与细菌代谢酶配对，也可以直接与细菌配对。Rakoff-Nahoum已经为他们在IBD和艰难梭菌感染方面的研究申请了专利。

“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、肝病学和营养学主任、医学博士斯科特·斯内珀（Scott Snapper）说。

Functional diversification of dietary plant small molecules by the gut microbiome