你是否曾在品嘗美食時好奇刑然，那些在我們腸道中辛勤工作的微生物是如何影響我們健康的？是否想過暇务，我們所吃的食物如何在體內引發(fā)一場微生物的“變革”泼掠？最近，兩項突破性的研究為我們揭示了腸道微生物與飲食中的化合物和藥物之間的復雜關系垦细，讓我們對“內在世界”的理解更進一步武鲁。想象一下，當我們享用一頓豐盛的晚餐時蝠检，不僅是我們的味蕾在享受沐鼠，我們腸道中的微生物也在進行一場熱鬧的“晚宴”。它們不僅參與食物的消化叹谁，還能將某些化合物轉化為對我們有益的抗生素饲梭，或是將有害物質解毒。這些微生物與我們的飲食相互作用焰檩，共同塑造了我們的健康圖景憔涉。
最新的科研發(fā)現中，研究者們通過深入的實驗和分析析苫，向我們展示了腸道微生物如何將我們攝入的化合物轉化為影響我們健康的關鍵因素兜叨。這些發(fā)現不僅為我們打開了一扇了解腸道微生物世界的窗口，也為我們提供了調節(jié)腸道健康衩侥、預防疾病的新思路接下來国旷，讓我們一起探索這些令人興奮的研究成果，了解腸道微生物如何成為我們健康的守護者茫死，以及我們如何通過飲食來培養(yǎng)一個更健康的腸道環(huán)境跪但。
01、膳食交響：腸道微生物的轉化之舞
2024年9月24日峦萎，美國耶魯大學的Andrew L. Goodman教授團隊在Cell上發(fā)表了題為“Microbial transformation of dietary xenobiotics shapes gut microbiome composition”的研究論文屡久。該研究精細繪制了超過150種小分子膳食異物的腸道微生物群互動圖譜，深入探討了這些化合物對微生物群落組成的影響爱榔、人體腸道微生物對這些異物的代謝過程被环，以及不同個體間的差異。研究揭示详幽，微生物的代謝作用能夠對這些化合物進行毒化與解毒筛欢，進而產生新的相互作用，闡釋了膳食異物如何引導微生物群落的重塑過程。這一成果系統(tǒng)地展現了膳食異物與腸道微生物群之間的復雜互動悴能，并將毒化與解毒過程與微生物群對膳食反應的個體差異緊密相連。
為了深入探究腸道微生物如何代謝膳食外源性物質雳灾，以及這些代謝產物如何影響細菌生長和群落結構漠酿，研究人員選取了29份來自健康捐獻者的糞便樣本，并與22種膳食外源性物質進行了體外共培養(yǎng)谎亩，運用代謝組學分析技術測量了化合物的代謝情況炒嘲。結果顯示，不同腸道微生物群落對各類化合物的代謝能力存在顯著差異匈庭，這揭示了腸道微生物在代謝膳食外源性物質方面的多樣性夫凸，這種多樣性可能是導致個體間對膳食反應差異的關鍵因素。
進一步研究中阱持，研究人員探討了膳食外源性物質對腸道微生物群落組成的影響夭拌。通過將140種膳食外源性物質與四種不同的腸道微生物群落進行體外共培養(yǎng)，并采用16S rRNA測序技術分析了群落組成的變化衷咽，研究發(fā)現有25種化合物能夠顯著重塑至少一種腸道微生物群落鸽扁，其中10種化合物甚至能同時影響所有四種群落，主要歸因于這些化合物的毒性镶骗。因此桶现，膳食外源性物質能夠通過改變腸道微生物群落的組成，間接影響宿主的健康鼎姊。
此外骡和，研究人員還將94種膳食外源性物質與四種腸道微生物群落共培養(yǎng)，并提取了小分子物質相寇，用于抑制七種代表性腸道共生菌的生長慰于，旨在探討腸道微生物如何改變膳食外源性物質的毒性。實驗發(fā)現唤衫，有11種化合物在體外培養(yǎng)過程中被代謝產生了有毒的代謝產物东囚，而它們的原始形態(tài)并不具備毒性。這些有毒代謝產物能夠抑制腸道共生菌的生長战授，進而影響群落結構页藻。這一發(fā)現表明，腸道微生物通過代謝作用能夠轉變膳食外源性物質的毒性植兰，從而對腸道微生物群落的組成產生深遠影響份帐。
圖1 機制圖（圖源：Elizabeth, et al., Cell, 2024）
02、藥物試煉：腸道菌群的應變之道
同日楣导，Cell上發(fā)表了另一項由歐洲分子生物學實驗室的Athanasios Typas教授團隊領銜的研究废境，題為“Emergence of community behaviors in the gut microbiota upon drug treatment”，探討了腸道菌群在藥物處理下出現群落行為的機制。研究發(fā)現噩凹，與單一細菌相比巴元，復雜的微生物群落可以保護其成員免受藥物影響，或者使敏感的成員變得更加敏感驮宴。藥物生物轉化和生物積累是群落保護的關鍵機制逮刨，但在高藥物濃度下會被破壞。這些發(fā)現有助于我們更好地理解藥物-腸道菌群相互作用堵泽，并為設計更有效的藥物和減少不良影響提供新的思路修己。
本研究旨在深入剖析藥物對腸道菌群的影響，尤其是在復雜菌群環(huán)境中的具體作用機制迎罗。雖然藥物已被證實能夠直接抑制腸道細菌的生長蚌本，但其對整個腸道菌群的影響仍是一個未解之謎篮撑，且目前的研究主要局限于特定藥物與特定菌群之間的相互作用配猫。為了填補這一研究空白考余，研究人員精心構建了一個包含32種代表性腸道細菌物種的合成菌群，這些物種在健康人體腸道菌群中占據主導地位厢岂。同時啥刻，研究選取了30種具有代表性的藥物進行系統(tǒng)篩選。通過將藥物引入菌群并細致觀察其對每個物種的影響咪笑，同時利用16S rDNA測序和代謝組學分析技術可帽，研究發(fā)現有26%的藥物-細菌相互作用中觀察到了菌群行為的出現，表明藥物在單一細菌與整個菌群環(huán)境中的影響存在顯著差異窗怒。研究結果表明映跟，在低藥物濃度下，菌群展現出了更強的生存韌性扬虚，而在高藥物濃度下努隙，菌群的保護作用減弱，藥物的敏感化作用則相應增強辜昵。藥物在菌群中的轉化和積累過程是菌群保護作用的關鍵所在荸镊，特定物種通過表達硝基還原酶來降解藥物，從而保護整個菌群免受損害堪置。綜上所述躬存，藥物對腸道菌群的影響與對單一細菌的影響相似，但菌群行為的普遍性不容忽視舀锨，且菌群的韌性受到藥物濃度的影響岭洲。深入理解特定物種對藥物的解毒能力，對于設計更加穩(wěn)定和高效的菌群坎匿，以減少藥物副作用或提升藥物治療效果具有重要意義盾剩。
圖2 流程圖（圖源：Sarela, et al., Cell, 2024）
03雷激、總結
隨著這兩項開創(chuàng)性研究的發(fā)布，讓我們對腸道微生物群落如何影響我們對藥物和飲食成分的反應有了更深入的認識告私。這些研究不僅揭示了腸道微生物在藥物代謝和飲食異生物質轉化中的關鍵作用屎暇，還強調了個體間差異在治療和營養(yǎng)反應中的顯著性。腸道微生物群落是我們健康的守護者驻粟，也是我們對藥物和飲食反應的調節(jié)者根悼。隨著科學的進步，我們正逐步揭開它們如何塑造我們健康的神秘面紗格嗅。通過這些研究番挺，我們期待能夠實現更精準的醫(yī)療和飲食建議唠帝，為每個人提供最適合他們內在生態(tài)系統(tǒng)的健康方案屯掖。
04、拜譜小結
在這一微生物組學迅猛發(fā)展的背景下襟衰，拜譜生物致力于通過創(chuàng)新技術推動微生物組學研究的深入贴铜。在16s、宏基因組瀑晒、宏轉錄組等“宏組學”系列產品的基礎上绍坝，對微生物組研究推出的產品“深度宏蛋白質組”，通過全新Astral質譜平臺對微生物組的蛋白質進行高通量定性和定量分析苔悦，實現萬級超高深度蛋白鑒定轩褐，并提供菌群注釋、蛋白定量分析玖详、蛋白功能注釋把介、差異蛋白分析和高級分析等豐富的生信分析結果，助力揭示復雜樣本中微生物種群與共生協作關系蟋座。深度宏蛋白質組學可以把微生物群落的基因信息和功能信息進行關聯拗踢，揭示群體中發(fā)揮關鍵作用的微生物和與其相關的蛋白質功能，在“腸腦軸”向臀、發(fā)病機制研究巢墅、疾病分型研究等多領域具有廣泛的應用。拜譜生物已建立了完善成熟的轉錄組學券膀、蛋白組學君纫、代謝組學以及多組學聯合產品技術服務體系，助力高分文獻發(fā)表芹彬，歡迎咨詢庵芭！
參考文獻：
1）Culp E, Nelson N, Verdegaal A, Goodman A. Microbial transformation of dietary xenobiotics shapes gut microbiome composition. Cell. 2024 Sep 24. doi: 10.1016/j.cell.2024.08.038.
2）Garcia-Santamarina S, Kuhn M, Devendran S, Maier L, Driessen M, Mateus A, Mastrorilli E, Brochado A, Savitski M, Patil K, Zimmermann M, Bork P, Typas A.Emergence of community behaviors in the gut microbiota upon drug treatment. Cell. 2024 Sep 24. doi: 10.1016/j.cell.2024.08.037.
