在炎症性肠病（IBD）如克罗恩病和溃疡性结肠炎中，患者会出现持续反复的腹泻、发热和疼痛，以及严重的心理困扰。尽管在现代药物方面取得了显著进展，但治疗仍然困难。只有一部分患者对个别药物有反应。
IBD治疗的一个核心问题是，身体与微生物组（即肠道内所有微生物的总称）之间的基础代谢被严重破坏。基尔大学的研究团队通过综合数据分析首次详细证明了这一点。来自基尔大学医学院和石勒苏益格-荷尔斯泰因大学医学中心（UKSH）基尔校区的研究人员本周在《自然通讯》杂志上发表了他们的研究成果。
“现有的IBD疗法大多针对免疫系统的过程，因为这些疾病基于错误的免疫反应。但由于许多患者对这些疗法反应不佳，因此了解超越免疫系统的疾病机制非常重要——例如在代谢水平上的机制。”基尔大学实验医学研究所（IEM）和石勒苏益格-荷尔斯泰因大学医学中心（UKSH）的教授克里斯托夫·卡莱塔解释道，他是该研究的负责人，也是PMI卓越集群的成员。
科学家们检查了IBD患者在接受治疗前后的粪便和血液样本。他们结合了各种分子分析水平——包括宏基因组学、转录组学和代谢组学——并进行了详细的计算网络分析，以获得患者代谢中生化过程的全面图景。他们的主要发现是：受影响者的肠道组织和肠道微生物组中的代谢活性显著降低，并且紧密相关。
“我们能够证明，在IBD中，宿主和微生物组之间的代谢相互作用崩溃了。”卡莱塔解释说。“这种中断的通信导致了重要保护机制的失效，并进一步加剧了炎症。”
研究小组观察到，某些代谢产物——如色氨酸和胆碱——在患者的血液中显著减少。这些物质对于生产重要的细胞能量来源NAD和ATP是必需的。同时，细菌对氨基酸和纤维的利用也发生了变化，其分解产物作为肠道细胞的能量来源。
“我们的结果显示，由于代谢性能的降低，微生物组产生的必需营养素减少，迫使人体肠道和免疫细胞调整自己的代谢。这不仅使代谢失衡，还影响了免疫系统。这使得这些疾病的治疗特别复杂。”研究的第一作者、IEM的博士后研究员扬·陶本海姆解释说。
在研究的探索部分，研究人员使用计算机模型模拟了有针对性的饮食改变，比如减少某些碳水化合物或氨基酸，是否能对失调的代谢平衡产生积极影响。“我们的模型表明，有针对性的饮食改变可以改变微生物组，从而减缓促炎代谢过程。”另一名第一作者萨默·卡迪巴尔班博士说。“然而，我们的结果也表明，没有一种单一的饮食可以有效减轻炎症。饮食需要根据每个患者的代谢情况进行个性化调整。”
“通过这项研究，我们为更好地理解IBD患者的代谢变化奠定了基础。”陶本海姆继续说道。下一步将是测试这些发现并在实验室中验证，并基于这些发现开发特定的治疗方法来对抗代谢变化。
该研究是DFG卓越集群精准医学慢性炎症（PMI）、DFG资助的临床研究小组miTarget（FOR 5042：将微生物组作为炎症性肠病的治疗靶点）、BMBF资助的倡议iTREAT（通过系统医学方法开发银屑病和炎症性肠病的个体化治疗路径）和Try-IBD（多维度解析色氨酸依赖性免疫代谢作为炎症性肠病的新病理生理原理）的一部分。
参考文献： 陶本海姆 J, 卡迪巴尔班 AS, 齐默曼 J, 等. 代谢建模揭示了IBD中宿主-微生物组代谢网络的多层次失调。《自然通讯》. 2025;16(1):5120. doi: 10.1038/s41467-025-60233-2
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