腸道微生物組(即腸道菌群)是機(jī)體內(nèi)最大的細(xì)菌“蓄水池”，對(duì)宿主健康具有一系列重要影響。眾所周知，人如其食。飲食與腸道菌群唇齒相依，是決定腸道健康進(jìn)而影響宿主健康的關(guān)鍵因素。例如：膳食脂肪攝入決定了腸道菌群的結(jié)構(gòu)。然而，不同種類的脂肪(如膽固醇)如何與特定腸道細(xì)菌相互作用，并引起宿主的健康變化，科學(xué)家們對(duì)此仍知之甚少。

　　北京時(shí)間8月19日，發(fā)表在《Nature Microbiology》上的一項(xiàng)最信研究中，來自康奈爾大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)使用了他們開發(fā)的新方法首次鑒定出與膽固醇相互作用并產(chǎn)生重要重要分子的腸道細(xì)菌。該研究為研究膳食-微生物組在多個(gè)系統(tǒng)中的相互作用，以及開發(fā)特定飲食療法提供了重要信息。

　　相信大家對(duì)膽固醇已經(jīng)很熟悉了，它是血液中呈蠟狀存在的脂質(zhì)。膽固醇很容易在體內(nèi)產(chǎn)生，或從飲食中獲得，或通過肝臟從頭生物合成獲得。適量的膽固醇可以幫助動(dòng)物在肝臟中產(chǎn)生膽汁、維生素D和激素，并構(gòu)建健康的細(xì)胞壁。但過量攝入飽和脂肪(多來自紅肉、加工肉、動(dòng)物內(nèi)臟等)和反式脂肪會(huì)導(dǎo)致肝臟過度產(chǎn)生膽固醇，然后膽固醇會(huì)沉積在血管壁上，并逐漸形成斑塊，從而增加了心腦血管疾病的風(fēng)險(xiǎn)。

　　此前有研究發(fā)現(xiàn)，腸道菌群也在宿主相關(guān)的膽固醇生物學(xué)中發(fā)揮了作用，并表征了腸道微生物將膽固醇轉(zhuǎn)化為名為coprostanol的化合物。人類受試者糞便中coprostanol豐度增加與健康的脂質(zhì)譜有關(guān)。然而，負(fù)責(zé)與膳食膽固醇相互作用的腸道細(xì)菌菌種身份仍難以捉摸。

　　為了找到它們，在這項(xiàng)新研究中，該團(tuán)隊(duì)使用了他們最新開發(fā)的生物正交標(biāo)記排序序列光譜法(BOSSS)。該方法可以讓研究人員追蹤哪些腸道細(xì)菌正在與膽固醇相互作用，然后通過流式細(xì)胞熒光分選(FACS)將與膽固醇相互作用的細(xì)菌從不發(fā)生作用的腸道細(xì)菌中分離出來，并且可以從化學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)與膽固醇相互作用的細(xì)菌產(chǎn)生了哪些分子。

　　通過BOSSS技術(shù)，研究人員首次發(fā)現(xiàn)擬桿菌屬(Bacteroides spp.)就是代謝膽固醇的特定菌種，并確定BT_0416是擬桿菌屬成員Bacteroides thetaiotaomicron中負(fù)責(zé)將膽固醇轉(zhuǎn)化為膽固醇-3-硫酸鹽(Cholesterol-3-sulfate)的酶。

　　膽固醇硫酸鹽是人體中重要的類固醇硫酸酯，發(fā)揮多種重要的生理作用。研究人員指出，雖然還需要更多研究，但早期的線索已表明，膽固醇硫酸鹽是涉及嬰兒健康和發(fā)育、調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞和消化等一系列生物途徑的信號(hào)分子。

　　隨后，研究人員為無菌小鼠定植了缺乏BT_0416酶的工程B.thetaiotaomicron菌株。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，這些小鼠的腸道菌群不能產(chǎn)生膽固醇硫酸鹽;而定植正常B.thetaiotaomicron的無菌小鼠腸道可以產(chǎn)生膽固醇硫酸鹽。而且，在小鼠體內(nèi)，B.thetaiotaomicron有助于調(diào)節(jié)血液中的膽固醇水平。

　　長(zhǎng)期以來，飲食、外源生物和微生物衍生代謝產(chǎn)物的硫酸鹽化一直被認(rèn)為是由肝臟解毒驅(qū)動(dòng)的宿主過程;但這項(xiàng)研究揭示了一個(gè)以前未被表征的由腸道細(xì)菌硫酸鹽化外源代謝物的例子。

　　研究人員表示，雖然大多數(shù)膽固醇是由肝臟產(chǎn)生的，但大約五分之一的膽固醇來自動(dòng)物源性食物。這一發(fā)現(xiàn)對(duì)母乳提供適當(dāng)營(yíng)養(yǎng)的重要性具有重要的參考意義，并還有望帶來新的療法，包括有針對(duì)性的飲食、益生菌或從這些細(xì)菌產(chǎn)生的分子中提取的新藥物，所有這些都可以減少現(xiàn)有藥物帶來的一系列副作用。

　　該研究通訊作者、康奈爾大學(xué)營(yíng)養(yǎng)科學(xué)系Elizabeth Johnson教授說：“當(dāng)我們考慮膽固醇代謝和心血管健康時(shí)，可能有辦法使用微生物組來調(diào)節(jié)膽固醇或其他相關(guān)脂質(zhì)的水平。”

　　總的來說，該研究結(jié)果表明B.thetaiotaomicron生物合成的膽固醇硫酸鹽可能通過許多靶點(diǎn)調(diào)節(jié)宿主健康狀態(tài)，因此值得進(jìn)一步研究。

　　目前，該團(tuán)隊(duì)已經(jīng)開始研究那些生物途徑可能需要膽固醇-3-硫酸鹽才能發(fā)揮正常作用。

　　論文鏈接：

　　https://www.nature.com/articles/s41564-022-01195-9

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