有益的肠道微生物与人体共同作用，精细调节脂肪代谢和胆固醇水平，这是由威尔康奈尔医学院和康奈尔大学伊萨卡校区博伊斯汤普森研究所的研究人员进行的一项新临床前研究得出的结论。
人类身体与生活在肠道中的有益微生物（称为微生物群）共同进化，形成了有利于双方的关系，这些关系有助于食物的消化和必需营养素的吸收，从而维持宿主和肠道微生物的生存。这些关系的一个核心方面是产生生物活性分子，促进食物的分解，使宿主能够吸收营养。其中最重要的一类分子是胆汁酸（也称为“胆汁”），它们由肝脏中的胆固醇生成，然后输送到肠道中，促进脂肪的消化。
科学家们已经知道一段时间，肠道细菌会将胆汁酸修饰成一种形式，这种形式可以刺激一种名为FXR的受体，从而减少胆汁的生成。这项于1月8日发表在《自然》杂志上的新研究表明，由肠细胞产生的酶将胆汁酸转化为另一种形式，其效果相反。这种改变的形式称为胆汁酸-甲基半胱胺（BA-MCY），它抑制FXR以促进胆汁生成并帮助提升脂肪代谢。
“我们的研究表明，肠道微生物与人体之间存在对话，这对于调节胆汁酸的生产至关重要，”共同通讯作者大卫·阿蒂斯说。他是威尔康奈尔医学院炎症性肠病研究所、弗里德曼营养与炎症研究中心的主任，同时也是免疫学教授。
胆汁酸帮助消化系统将脂肪分解成可被身体吸收和利用的形式。“但现在已明确，胆汁酸不仅仅是消化辅助物；它们还作为信号分子，调节胆固醇水平、脂肪代谢等，”共同通讯作者弗兰克·施罗德说。他是博伊斯汤普森研究所的教授，也是康奈尔大学艺术与科学学院化学与化学生物学系的教授。“它们通过结合FXR来实现这一切，FXR就像一个交通灯，控制着胆固醇代谢和胆汁酸生产，以避免过多积累。”
现在，施罗德和阿蒂斯实验室之间的跨校区合作揭示了人体在这个基本生物学过程中的作用。
该研究由博士后研究员Won泰亨领导，他现在是韩国加大学的助理教授；威尔康奈尔医学院医学讲师克里斯托弗·帕克斯顿，他在阿蒂斯实验室工作；以及威尔康奈尔医学院医学免疫学助理教授穆罕默德·阿里福扎曼。
阿蒂斯和施罗德使用了一种称为非靶向代谢组学的技术，以识别有和没有肠道微生物的小鼠所产生的所有分子。通过比较两者，他们能够区分哪些分子是由肠道微生物产生的，哪些是由身体产生的。BA-MCY脱颖而出，成为由小鼠产生但仍然依赖于肠道微生物存在的分子。
“BA-MCY展示了新的范式：不是由肠道微生物产生的分子，但仍依赖于它们的存在，”共同第一作者Won博士说。通过一系列实验，研究人员展示了身体如何制造BA-MCY，以及这些分子如何为身体提供一种对抗微生物信号的方法，以减少胆汁酸的生产，防止胆固醇代谢减缓。
“这种平衡至关重要，”施罗德说。“当肠道细菌产生大量强烈激活FXR的胆汁酸时，身体通过制造BA-MCY进行反击，确保胆汁酸系统保持平衡。”
研究人员还在他们的临床前模型中表明，提高BA-MCY水平有助于减少肝脏中的脂肪积累，并且增加膳食纤维的摄入也增强了BA-MCY的生产。“重要的是，在人类血液样本中也检测到了BA-MCY，这表明类似的机制也可能发生在人体中，”阿里福扎曼说。
研究人员表示，他们的研究方法也可能帮助研究人员研究肠道微生物群在从感染和慢性炎症到肥胖和癌症等一系列疾病中的作用。
“我们的论文是一份路线图，利用非靶向代谢组学和化学更好地理解肠道微生物群与身体之间的对话如何影响一系列疾病，”阿蒂斯说。
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