摘要：研究人員發(fā)現(xiàn)，一種特定的腸道細(xì)菌可能產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。
兒童營養(yǎng)不良影響著全球2億兒童，為了解決這一問題，圣路易斯華盛頓大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究人員開發(fā)了一種治療性食物，可以滋養(yǎng)腸道內(nèi)的有益微生物，改善兒童的生長和其他健康指標(biāo)。但為了了解這種食物療法是如何起作用的，由醫(yī)學(xué)博士Jeffrey I. Gordon領(lǐng)導(dǎo)的研究小組將注意力集中在兒童腸道微生物群對這種療法的反應(yīng)上。
在他們最新的研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)了一種特定腸道細(xì)菌的潛在深遠(yuǎn)影響，這種細(xì)菌與孟加拉國兒童接受旨在培養(yǎng)健康腸道微生物的治療性食物的更好生長有關(guān)。這種以微生物群為導(dǎo)向的治療食品被稱為MDCF-2。兒童腸道微生物群落中的一株細(xì)菌擁有一種以前未知的基因，該基因能夠產(chǎn)生和代謝涉及調(diào)節(jié)許多重要功能的關(guān)鍵分子，包括食欲、免疫反應(yīng)、神經(jīng)元功能和致病菌產(chǎn)生疾病的能力。
圖1 人腸道普氏糞桿菌脂肪酸酰胺水解酶
研究結(jié)果發(fā)表在10月25日的《科學(xué)》雜志上。
“當(dāng)我們通過修復(fù)腸道微生物群來應(yīng)用新療法來治療兒童營養(yǎng)不良時(shí)，我們有機(jī)會研究我們的微生物伙伴的內(nèi)部運(yùn)作，”Gordon說，“我們正在發(fā)現(xiàn)腸道微生物如何影響我們生理的不同方面。這項(xiàng)研究表明，腸道微生物是主要的生物化學(xué)家，它們擁有我們尚未意識到的代謝能力。”
研究人員表示，更好地了解腸道微生物對我們身體的影響，可能會帶來維護(hù)人類健康的新策略，并有助于指導(dǎo)除營養(yǎng)不良以外的各種疾病的治療方法的開發(fā)。
在對營養(yǎng)不良的孟加拉國兒童進(jìn)行的兩項(xiàng)治療性食品的隨機(jī)對照臨床試驗(yàn)中，研究人員發(fā)現(xiàn)了一組微生物，它們的豐度和表達(dá)功能與研究參與者的生長改善有關(guān)。其中一種有益的生物是一種叫做prausnitzii糞桿菌的細(xì)菌。
該論文的共同第一作者——病理學(xué)和免疫學(xué)助理教授程吉曄博士和戈登實(shí)驗(yàn)室前博士后研究員、現(xiàn)就職于華盛頓大學(xué)的Sid Venkatesh博士——研究了在無菌條件下出生的小鼠，然后用從孟加拉國兒童微生物組培養(yǎng)的特定微生物群落定植。他們發(fā)現(xiàn)，與缺乏這種菌株的動物相比，被含有特定菌株的F. prausnitzii微生物群落定植的動物腸道中稱為油基乙醇酰胺（OEA）和棕櫚基乙醇酰胺（PEA）的兩種分子的水平要低得多。這是值得注意的，因?yàn)镺EA和PEA是天然存在的脂質(zhì)信號分子，已知在調(diào)節(jié)炎癥、代謝和食欲方面發(fā)揮重要作用。
戈登的研究小組采用了一系列生物信息學(xué)和生化工具來鑒定這種酶——脂肪酸酰胺水解酶（FAAH）——這種酶是由細(xì)菌菌株產(chǎn)生的，負(fù)責(zé)降解OEA和PEA。人類版本的FAAH因其分解特定類型的神經(jīng)遞質(zhì)內(nèi)源性大麻素的能力而廣為人知，并在此過程中調(diào)節(jié)人體生理的各個(gè)方面。事實(shí)上，這種酶的人類版本是許多研究藥物的目標(biāo)，因?yàn)樗诼蕴弁础⒔箲]和情緒以及其他神經(jīng)系統(tǒng)狀態(tài)中發(fā)揮作用。
Cheng和Venkatesh指出，F(xiàn). prausnitzii FAAH酶的發(fā)現(xiàn)代表了這種類型的微生物酶的第一個(gè)例子，并揭示了微生物在調(diào)節(jié)腸道中n -酰基乙醇酰胺（包括OEA和PEA）重要分子水平方面的作用。
圖2 調(diào)節(jié)管腔NAEs的F.prausnitzii FAAH的發(fā)現(xiàn)和特征
對治療性食品臨床試驗(yàn)中收集的營養(yǎng)不良兒童糞便樣本的分析表明，食物處理導(dǎo)致OEA水平下降，同時(shí)增加F. prausnitzii的豐度及其酶的表達(dá)。這些結(jié)果表明，這種腸道細(xì)菌酶可以減少腸道OEA——一種抑制食欲的化合物——這對營養(yǎng)不良的兒童來說是可取的。
除了對治療性食品的有益作用提供新的見解外，該論文還描述了細(xì)菌酶如何比人類FAAH具有更廣泛的能力。其中包括合成脂質(zhì)修飾氨基酸的獨(dú)特能力，包括該團(tuán)隊(duì)展示的一些新分子，這些分子可以作為人類受體的調(diào)節(jié)劑，參與感知細(xì)胞的外部環(huán)境，以及作為腸道免疫反應(yīng)的調(diào)節(jié)劑。
除了合成重要的細(xì)胞功能調(diào)節(jié)劑外，細(xì)菌酶還可以控制其他含脂信號分子的水平，包括參與神經(jīng)元之間通信的神經(jīng)遞質(zhì)，以及致病菌用來協(xié)調(diào)感染和破壞宿主免疫反應(yīng)的所謂群體感應(yīng)分子。
“人類和細(xì)菌FAAH酶的結(jié)構(gòu)非常不同；抑制人類酶的研究藥物被發(fā)現(xiàn)對細(xì)菌酶沒有影響，”戈登說。“這為開發(fā)有選擇地操縱細(xì)菌酶的活性和產(chǎn)物的新療法打開了大門。這是一個(gè)例子，說明微生物是如何進(jìn)化出一些功能的，這些功能沒有在我們自己的人類基因組中編碼，但對我們?nèi)梭w的正常功能仍然很重要。我們現(xiàn)在知道，這種酶在兩個(gè)不同的位置——我們的人體細(xì)胞和腸道微生物群中有兩種不同的版本。”
Gordon和他的同事Michael Barratt博士，也是該論文的合著者，強(qiáng)調(diào)這種腸道細(xì)菌酶的鑒定為研究治療性食物治療的有益效果提供了新的機(jī)會。Barratt還指出，除了處理正常飲食的成分外，腸道中的這種酶還可以幫助解釋個(gè)體對某些口服藥物的反應(yīng)差異。
Gordon說：“這種酶的微生物版本的作用之大令人驚訝。”“在我們未來的研究中，我們有興趣調(diào)查這種酶的表親是否可以在其他細(xì)菌的基因組中編碼，以補(bǔ)充FAAH或執(zhí)行完全不同的活動。這些生物都是化學(xué)大師，我們才剛剛開始探索它們的能力。”
參考資料
[1] A human gut Faecalibacterium prausnitzii fatty acid amide hydrolase
摘要：研究人員發(fā)現(xiàn)，一種特定的腸道細(xì)菌可能產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。
兒童營養(yǎng)不良影響著全球2億兒童，為了解決這一問題，圣路易斯華盛頓大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究人員開發(fā)了一種治療性食物，可以滋養(yǎng)腸道內(nèi)的有益微生物，改善兒童的生長和其他健康指標(biāo)。但為了了解這種食物療法是如何起作用的，由醫(yī)學(xué)博士Jeffrey I. Gordon領(lǐng)導(dǎo)的研究小組將注意力集中在兒童腸道微生物群對這種療法的反應(yīng)上。
在他們最新的研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)了一種特定腸道細(xì)菌的潛在深遠(yuǎn)影響，這種細(xì)菌與孟加拉國兒童接受旨在培養(yǎng)健康腸道微生物的治療性食物的更好生長有關(guān)。這種以微生物群為導(dǎo)向的治療食品被稱為MDCF-2。兒童腸道微生物群落中的一株細(xì)菌擁有一種以前未知的基因，該基因能夠產(chǎn)生和代謝涉及調(diào)節(jié)許多重要功能的關(guān)鍵分子，包括食欲、免疫反應(yīng)、神經(jīng)元功能和致病菌產(chǎn)生疾病的能力。
圖1 人腸道普氏糞桿菌脂肪酸酰胺水解酶
研究結(jié)果發(fā)表在10月25日的《科學(xué)》雜志上。
“當(dāng)我們通過修復(fù)腸道微生物群來應(yīng)用新療法來治療兒童營養(yǎng)不良時(shí)，我們有機(jī)會研究我們的微生物伙伴的內(nèi)部運(yùn)作，”Gordon說，“我們正在發(fā)現(xiàn)腸道微生物如何影響我們生理的不同方面。這項(xiàng)研究表明，腸道微生物是主要的生物化學(xué)家，它們擁有我們尚未意識到的代謝能力。”
研究人員表示，更好地了解腸道微生物對我們身體的影響，可能會帶來維護(hù)人類健康的新策略，并有助于指導(dǎo)除營養(yǎng)不良以外的各種疾病的治療方法的開發(fā)。
在對營養(yǎng)不良的孟加拉國兒童進(jìn)行的兩項(xiàng)治療性食品的隨機(jī)對照臨床試驗(yàn)中，研究人員發(fā)現(xiàn)了一組微生物，它們的豐度和表達(dá)功能與研究參與者的生長改善有關(guān)。其中一種有益的生物是一種叫做prausnitzii糞桿菌的細(xì)菌。
該論文的共同第一作者——病理學(xué)和免疫學(xué)助理教授程吉曄博士和戈登實(shí)驗(yàn)室前博士后研究員、現(xiàn)就職于華盛頓大學(xué)的Sid Venkatesh博士——研究了在無菌條件下出生的小鼠，然后用從孟加拉國兒童微生物組培養(yǎng)的特定微生物群落定植。他們發(fā)現(xiàn)，與缺乏這種菌株的動物相比，被含有特定菌株的F. prausnitzii微生物群落定植的動物腸道中稱為油基乙醇酰胺（OEA）和棕櫚基乙醇酰胺（PEA）的兩種分子的水平要低得多。這是值得注意的，因?yàn)镺EA和PEA是天然存在的脂質(zhì)信號分子，已知在調(diào)節(jié)炎癥、代謝和食欲方面發(fā)揮重要作用。
戈登的研究小組采用了一系列生物信息學(xué)和生化工具來鑒定這種酶——脂肪酸酰胺水解酶（FAAH）——這種酶是由細(xì)菌菌株產(chǎn)生的，負(fù)責(zé)降解OEA和PEA。人類版本的FAAH因其分解特定類型的神經(jīng)遞質(zhì)內(nèi)源性大麻素的能力而廣為人知，并在此過程中調(diào)節(jié)人體生理的各個(gè)方面。事實(shí)上，這種酶的人類版本是許多研究藥物的目標(biāo)，因?yàn)樗诼蕴弁础⒔箲]和情緒以及其他神經(jīng)系統(tǒng)狀態(tài)中發(fā)揮作用。
Cheng和Venkatesh指出，F(xiàn). prausnitzii FAAH酶的發(fā)現(xiàn)代表了這種類型的微生物酶的第一個(gè)例子，并揭示了微生物在調(diào)節(jié)腸道中n -酰基乙醇酰胺（包括OEA和PEA）重要分子水平方面的作用。
圖2 調(diào)節(jié)管腔NAEs的F.prausnitzii FAAH的發(fā)現(xiàn)和特征
對治療性食品臨床試驗(yàn)中收集的營養(yǎng)不良兒童糞便樣本的分析表明，食物處理導(dǎo)致OEA水平下降，同時(shí)增加F. prausnitzii的豐度及其酶的表達(dá)。這些結(jié)果表明，這種腸道細(xì)菌酶可以減少腸道OEA——一種抑制食欲的化合物——這對營養(yǎng)不良的兒童來說是可取的。
除了對治療性食品的有益作用提供新的見解外，該論文還描述了細(xì)菌酶如何比人類FAAH具有更廣泛的能力。其中包括合成脂質(zhì)修飾氨基酸的獨(dú)特能力，包括該團(tuán)隊(duì)展示的一些新分子，這些分子可以作為人類受體的調(diào)節(jié)劑，參與感知細(xì)胞的外部環(huán)境，以及作為腸道免疫反應(yīng)的調(diào)節(jié)劑。
除了合成重要的細(xì)胞功能調(diào)節(jié)劑外，細(xì)菌酶還可以控制其他含脂信號分子的水平，包括參與神經(jīng)元之間通信的神經(jīng)遞質(zhì)，以及致病菌用來協(xié)調(diào)感染和破壞宿主免疫反應(yīng)的所謂群體感應(yīng)分子。
“人類和細(xì)菌FAAH酶的結(jié)構(gòu)非常不同；抑制人類酶的研究藥物被發(fā)現(xiàn)對細(xì)菌酶沒有影響，”戈登說。“這為開發(fā)有選擇地操縱細(xì)菌酶的活性和產(chǎn)物的新療法打開了大門。這是一個(gè)例子，說明微生物是如何進(jìn)化出一些功能的，這些功能沒有在我們自己的人類基因組中編碼，但對我們?nèi)梭w的正常功能仍然很重要。我們現(xiàn)在知道，這種酶在兩個(gè)不同的位置——我們的人體細(xì)胞和腸道微生物群中有兩種不同的版本。”
Gordon和他的同事Michael Barratt博士，也是該論文的合著者，強(qiáng)調(diào)這種腸道細(xì)菌酶的鑒定為研究治療性食物治療的有益效果提供了新的機(jī)會。Barratt還指出，除了處理正常飲食的成分外，腸道中的這種酶還可以幫助解釋個(gè)體對某些口服藥物的反應(yīng)差異。
Gordon說：“這種酶的微生物版本的作用之大令人驚訝。”“在我們未來的研究中，我們有興趣調(diào)查這種酶的表親是否可以在其他細(xì)菌的基因組中編碼，以補(bǔ)充FAAH或執(zhí)行完全不同的活動。這些生物都是化學(xué)大師，我們才剛剛開始探索它們的能力。”
參考資料
[1] A human gut Faecalibacterium prausnitzii fatty acid amide hydrolase
