代谢严重紊乱：慢性炎症性肠病中的代谢崩溃
来自“慢性炎症精准医学”卓越集群（PMI）的研究团队揭示了代谢活动——以及肠道组织与微生物群之间的通信——在肠道炎症期间如何崩溃。
慢性炎症性肠病（IBD），如克罗恩病和溃疡性结肠炎，会导致反复腹泻、发热、疼痛和显著的心理困扰。尽管有重大进展和现代药物，但治疗仍然具有挑战性。只有一部分患者对药物有反应。
治疗IBD的一个关键问题是身体与微生物群——肠道内微生物群落——之间代谢相互作用的深刻破坏。基尔的研究团队首次详细分析了这种破坏。该研究结果本周发表在《自然通讯》杂志上，由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）基尔校区的科学家们完成。
“现有的IBD治疗方法通常针对免疫过程，因为这些疾病是由错误的免疫反应驱动的。然而，由于许多患者对这些治疗没有充分反应，因此理解免疫系统之外的疾病机制——例如代谢层面的机制——至关重要，”基尔大学实验医学研究所（IEM）和UKSH的Christoph Kaleta教授解释说，他是该研究的主要作者，也是PMI卓越集群的成员。
研究人员检查了IBD患者在治疗前后的粪便和血液样本。他们结合了各种分子数据——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机网络分析，以全面了解患者的代谢过程。他们的主要发现是：肠道组织和肠道微生物群的代谢活动都大幅减少，并且紧密相关。
能量供应和宿主与微生物群之间的通信崩溃
“我们能够证明IBD导致宿主与微生物群之间的代谢相互作用崩溃，”Kaleta说。“这种中断的通信导致重要保护机制的失效，并进一步加剧了炎症。”
研究团队观察到，例如，患者血液中的某些代谢产物——如色氨酸和胆碱——显著减少。这些物质对于产生细胞的关键能量载体NAD和ATP是必不可少的。同时，氨基酸和膳食纤维的细菌代谢也发生了变化，减少了通常用作肠细胞能量来源的代谢物的生产。
“我们的结果显示，由于代谢性能降低，微生物群产生的必需营养素减少。因此，人体的肠细胞和免疫细胞必须调整自己的代谢。这导致代谢和免疫系统的失衡，使这些疾病的治疗特别复杂，”IEM的博士后研究员Jan Taubenheim解释说，他是该研究的第一作者。
个性化营养作为治疗的一部分
在研究的探索性部分，研究人员使用计算机模型模拟了有针对性的饮食改变——如减少某些碳水化合物或氨基酸——是否可以帮助恢复受损的代谢平衡。“我们的模拟表明，有针对性的饮食改变可以改变微生物群，从而减缓促进炎症的代谢过程，”另一位第一作者Samer Kadib Alban博士说。“然而，我们的结果也显示：没有一种通用的饮食可以有效减少炎症。营养需要根据每个患者的代谢特征进行定制。”
“这项研究为更好地理解IBD患者的代谢变化奠定了基础，”Taubenheim继续说道。下一步将在实验室中测试这些发现，并开发特定的疗法来对抗代谢紊乱。
该研究是DFG资助的“慢性炎症精准医学”卓越集群（PMI）、临床研究小组miTarget（FOR 5042：慢性炎症性肠病中的微生物群作为治疗靶点）、BMBF资助的iTREAT倡议（使用系统医学方法为银屑病和慢性炎症性肠病制定个体化治疗途径）和Try-IBD（多维解析色氨酸依赖性免疫代谢作为慢性炎症性肠病的新病理生理原理）的一部分。
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