加载中…科技日报--肠道中破坏胆固醇的微生物
(2024-05-22 12:42:16)
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科技日报细菌与胆固醇 |
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题记：人类肠道中的细菌真是了得，它们的存在与否与许多疾病相关，如自闭症等等。这项研究又告诉我们肠道中的奥氏杆菌竟能降低胆固醇，看来，微生物在参与人类进化的途中，一直相伴人类并与人体互动，期间的角色和作用也是举足轻重的。是否可以这样理解，如果没有微生物的参与，就不会有我们今天的人类存在？！究竟是人类自己、还是众多的微生物在掌控人类的生命进程？在人体中，微生物竟然占到了90%，说它们能操控人类的生命，一点也不为过。
麻省理工学院布罗德研究所、哈佛大学和马萨诸塞州总医院的研究人员发现，特定的肠道细菌可以降低胆固醇，降低心脏病风险，这是弗雷明汉心脏研究的一项发现，该研究涉及1400多名参与者。他们发表在《细胞》杂志上的研究确定了代谢胆固醇的奥氏杆菌，这可能为基于微生物组的干预措施降低人类胆固醇水平铺平道路。
研究发现，在胆固醇水平降低的个体中，代谢胆固醇的细菌有多种类型。
肠道微生物组的改变与一系列疾病有关，如2型糖尿病、肥胖和炎症性肠病。
目前，麻省理工学院布罗德研究所和哈佛大学以及马萨诸塞州总医院的一组研究人员发现，肠道中的微生物也可能影响心血管疾病。在《细胞》杂志上发表的一项研究中，该团队发现了特定种类的细菌，这些细菌会消耗肠道中的胆固醇，并可能有助于降低人们的胆固醇和心脏病风险。
Ramnik Xavier实验室、Broad代谢组学平台的成员及其合作者分析了弗雷明汉心脏研究1400多名参与者的代谢产物和微生物基因组，该研究是一个长达数十年的项目，专注于心血管疾病的风险因素。
研究小组发现，一种名为奥氏杆菌的细菌从周围环境中吸收并代谢胆固醇，而肠道中携带较高水平微生物的人胆固醇水平较低。他们还确定了细菌可能用来分解胆固醇的机制。研究结果表明，以特定方式操纵微生物组的干预措施有一天可以帮助降低人们的胆固醇。这些发现也为更有针对性地研究微生物组的变化如何影响健康和疾病奠定了基础。
泽维尔说：“我们的研究将人类受试者的发现与实验验证相结合，以确保我们获得可操作的机制见解，这将成为改善心血管健康的起点。他是该研究所的核心成员、免疫学项目主任和布罗德传染病和微生物组项目联合主任。他也是哈佛医学院和马萨诸塞州总医院的教授。
泽维尔实验室的博士后研究员李晨浩和研究科学家马丁•斯特拉扎尔是这项研究的共同第一作者。
胆固醇的暗示
在过去的十年里，其他研究人员发现了肠道微生物组的组成与心血管疾病的因素之间的联系，如一个人的甘油三酯和饭后血糖水平。但科学家们未能针对这些与治疗的联系，部分原因是他们对肠道代谢途径缺乏完整的了解。
在这项新的研究中，布罗德团队对肠道微生物对新陈代谢的影响有了更完整、更详细的了解。他们将鸟枪宏基因组测序与代谢组学相结合，前者分析样本中的所有微生物DNA，后者测量数百种已知和数千种未知代谢物的水平。他们使用这些工具研究了弗雷明汉心脏研究的粪便样本。
Straar说：“项目成果强调了高质量、精心策划的患者数据的重要性。”“这让我们能够注意到非常微妙、难以衡量的影响，并直接跟进。”
该方法发现了16000多个微生物与代谢特征之间的联系，其中一个联系特别强烈：有几种奥氏杆菌人的胆固醇水平低于缺乏这种细菌的人。研究人员发现，奥氏杆菌的物种在肠道中的数量惊人地丰富，平均每100个细菌中就有1个。
然后，研究人员想弄清楚微生物用来分解胆固醇的生化途径。要做到这一点，他们首先需要在实验室中培养这种生物。幸运的是，实验室花了多年时间从粪便样本中收集细菌，创建了一个独特的文库，其中也包括奥氏杆菌。
在成功培育出细菌后，研究小组使用质谱法来识别细菌中最有可能的胆固醇代谢副产物。这使他们能够确定细菌降低胆固醇水平的途径。他们发现，细菌将胆固醇转化为中间产物，然后被其他细菌分解并排出体外。接下来，该团队使用机器学习模型来识别负责这种生物化学转化的候选酶，然后在实验室中检测特定于某些奥氏杆菌的酶和胆固醇分解产物。
研究小组发现了另一种肠道细菌，粪甾体真细菌，也有助于降低胆固醇水平。该物种携带一种基因，科学家此前已经证明该基因与胆固醇代谢有关。在这项新工作中，该团队发现真细菌可能与奥氏杆菌在胆固醇水平上具有协同作用，这表明研究细菌种类组合的新实验有助于揭示不同微生物群落如何相互作用影响人类健康。
微生物信息
人类肠道微生物组中的绝大多数基因仍然没有特征，但该团队相信，他们在精确定位胆固醇代谢酶方面的成功为发现受肠道微生物影响的其他类似代谢途径铺平了道路，这些途径可以作为治疗的靶点。
李说：“有许多临床研究试图进行粪便微生物组转移研究，但对微生物如何相互作用和肠道没有太多了解。”“希望通过首先关注一种特定的细菌或基因，我们将对肠道生态学有一个系统的了解，并提出更好的治疗策略，如针对一种或几种细菌。”
李补充道：“由于肠道微生物组中有大量未知功能的基因，我们预测代谢功能的能力存在差距。”“我们的工作强调了肠道微生物可能会改变额外的固醇代谢途径的可能性。潜在的许多新发现将使我们更接近于对微生物如何与宿主相互作用的机制理解。”
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