深度解读!特殊的肠道菌群如何代谢胆固醇从而影响宿主机体的整体健康!

信息录入者:xh    信息来源:生物谷    点击数:    录入时间:2020-6-30

       在生活在机体消化道中成千上万种细菌中,科学家们仅知道少数细菌会直接影响人类机体的健康,近日,一项刊登在国际杂志Cell Host & Microbe上题为“Cholesterol Metabolism by Uncultured Human Gut Bacteria Influences Host Cholesterol Level”的研究报告中,来自MIT博德研究所和哈佛大学的科学家们通过联合研究发现了一类特殊的肠道菌群,其或能代谢足够的胆固醇来潜在影响人类机体的代谢状况。

        研究者表示,相比没有携带这些特殊肠道菌群的人群而言,携带这些肠道菌群的人群机体血液中胆固醇的水平较低,这一研究发现或许就能够解释为何有些人在饮食中摄入了较多胆固醇,然而这对其血液中胆固醇的水平却影响甚微,这同时也提示,通过饮食、益生菌或其它疗法来增强这些特殊菌群的水平或许有望未来作为一种有效的疗法来帮助降低机体胆固醇水平。

        图片来源:Susanna Hamilton, Broad Communications

        研究者Ramnik Xavier博士表示,本文研究或能提供一条路线图来帮助我们利用微生物的基因和酶类操控机体代谢并影响人类健康;同时相关研究还提供证据揭示了微生物组的奥秘,并解释了为何不同个体机体拥有不同的胆固醇水平。细菌能够代谢胆固醇并不是一个新观点,早在20世纪早期,科学家们就发现了一种能将胆固醇转化为称之为粪甾醇的化合物的特殊细菌,此后研究人员在大鼠、狒狒、猪甚至人类机体中均发现了这种能够产生粪甾醇的细菌,然而他们对这些细菌的了解却知之甚少。

        文章第一作者Douglas Kenny表示,长期依赖我们一直知道,某些肠道菌群能够通过胆固醇来产生粪甾醇,但我们并不清楚到底其中哪一种细菌能够扮演这个角色,以及其如何将胆固醇转化为粪甾醇,为此研究人员就想通过研究来理解这些细菌与血液中胆固醇水平之间的关联,但在实验室中分离能够代谢胆固醇的细菌并对其培养非常困难,而且截至目前为止,人类机体微生物组中的很多细菌都难以在实验室中进行培养。

        随后研究人员专项对大规模的微生物组数据库进行分析来寻找能够参与胆固醇代谢的基因,研究者对来自美国3097名个体机体的肠道微生物组进行了分析,并对这些微生物组中大约600万个微生物基因进行了测序研究,在这些微生物组样本中,625份包括粪便中所发现的粪甾醇的信息。研究人员开始寻找仅在分泌粪甾醇的人群中存在的特定细菌基因,这些基因类似于能够发挥与胆固醇代谢类似功能的编码酶类,这就能够帮助科学家们找到了四个参与分解胆固醇相关的基因。

        此外,研究人员还在实验室中对细菌进行遗传改造使其能够产生上述四种特殊的酶类(上述4个基因所编码产生的酶类),最后他们锁定了一种名为IsmA(Intestinal Stool Metabolism A)的基因,该基因能够代谢胆固醇,同时在遗传数据库中研究者还发现,IsmA基因存在于少量微生物组相关的细菌中。Kenny表示,一旦我们知道这个基因,我们就想回去研究人类,并想阐明微生物组中携带该基因和不携带该基因的人群之间的差异。

        研究者发现,微生物组中携带IsmA基因的人群要比不携带的人群机体粪便中胆固醇的水平低55%-75%,此外,在携带该基因的人群中,其血液中平均胆固醇的水平为0.15mmol/L(2.7mg/dL),这要低于微生物组中不携带IsmA基因拷贝的人群;这或许要比诸如HMGCR和PCSK9等人类基因对机体血液胆固醇的平均影响要更大,这些基因已知会改变人类机体高胆固醇水平的风险,同时也是一些FDA批准的胆固醇药物的作用靶点。研究人员非常高兴其所发现的特定基因和微生物与人类机体代谢和胆固醇水平之间存在密切的关联。

        目前研究人员正在尝试分离携带IsmA基因的人类相关细菌,同时他们还想知道是否粪甾醇对人类健康能产生影响,但本文研究结果证实了一种观点,即一个人的微生物组组成会影响机体的代谢健康。研究者最终的长期目标就是想知道是否这种粪甾醇途径会真的直接影响机体的低胆固醇水平,如果的确是这样的话,后期研究人员或将会继续深入研究,基于微生物组来开发有效降低胆固醇的干预措施。(生物谷Bioon.com)

参考资料:

【1】Cholesterol-busting gut bacteria may affect people's cardiac health

【2】Douglas J. Kenny, Damian R. Plichta, Dmitry Shungin, et al.Cholesterol Metabolism by Uncultured Human Gut Bacteria Influences Host Cholesterol Level,Cell Host & Microbe(2020) doi:10.1016/j.chom.2020.05.013