转自：生物谷
肠道微生物组的变化与一系列疾病有关，包括 2 型糖尿病、肥胖和炎症性肠病。如今，在一项新的研究中，来自美国布罗德研究所和麻省总医院的研究人员发现，肠道微生物也可能影响心血管疾病。他们发现了一类特定的肠道菌株，它们具有消耗和代谢胆固醇的能力，可能有助于降低人体胆固醇水平及心脏病发作的风险。
相关研究结果发表在2024年4月11日的Cell期刊上，论文标题为“Gut microbiome and metabolome profiling in Framingham heart study reveals cholesterol-metabolizing bacteria”。
这些作者分析了弗雷明汉心脏研究（Framingham Heart Study）中1400多名参与者的代谢物和微生物基因组，其中弗雷明汉心脏研究是一个长达数十年的项目，专注于心血管疾病的风险因素。
研究表明，一类名为颤杆菌属（Oscillibacter）的肠道微生物能有效摄取并分解胆固醇，那些肠道内颤杆菌丰度较高的人群通常表现出更低的胆固醇水平。研究团队还解析了这类细菌分解胆固醇的可能机制，为未来有针对性地调整肠道微生物组以降低人体胆固醇水平提供了潜在的干预手段。这一重要发现也为更精准地探究肠道微生物组变化如何深刻影响人体健康与疾病状态打下了坚实的基础。
论文通讯作者、布罗德研究所免疫学项目主任Ramnik Xavier说，“我们的研究将人类受试者的研究结果与实验验证相结合，以确保我们获得可操作的机制见解，这将作为改善心血管健康的起点。”论文共同第一作者为Xavier实验室的博士后研究员Chenhao Li和研究科学家Martin Stražar。
胆固醇线索
在过去的十年中，已有研究发现肠道微生物组的组成与心血管疾病因素（比如人体的甘油三酯和餐后血糖水平）之间的联系。但是，科学家们一直未能针对这些联系采取治疗措施，部分原因是他们对肠道内的代谢途径缺乏全面的了解。
在这项新研究中，研究者们采用了更为全面和细致的方法，将鸟枪法宏基因组测序技术和代谢组学相结合，前者用于分析样本中所有微生物DNA，后者则用于测定数百种已知代谢物和数千种未知代谢物的浓度。通过这些尖端技术，他们对弗雷明汉心脏研究的粪便样本展开了深入研究。
Stražar说，“此次研究凸显了高质量、精心整理的患者数据的重要性，这让我们能够捕获那些微妙且难以直接测量的影响，并对其直接追溯。”他们的综合方法揭示了肠道微生物与代谢特征之间惊人的16000余种关联，其中，与缺少颤杆菌的人相比，体内含有多类颤杆菌属细菌的人胆固醇水平明显偏低。研究人员进一步发现，颤杆菌属在肠道菌群中的分布广泛，平均每100个细菌就有1个属于颤杆菌属。
图片来自Cell, 2024, doi:10.1016/j.cell.2024.03.014
为了揭示颤杆菌分解胆固醇的确切生化路径，研究团队首先必须在实验室条件下培养这种微生物。得益于Xavier实验室多年来积累的独特细菌库，他们成功培养出了颤杆菌，并利用质谱法确定了该菌群降解胆固醇最可能产生的中间代谢产物，从而揭示了胆固醇水平下降的途径。结果显示，颤杆菌将胆固醇转化为中间物质，随后由其他肠道菌群进一步分解并排出体外。
此外，研究还发现另一种肠道菌—产粪甾醇真杆菌（Eubacterium coprostanoligenes）同样在降低胆固醇水平上发挥了作用。该菌携带的一种已知参与胆固醇代谢的基因，在这项新研究中被发现可能与颤杆菌产生协同效应，提示未来实验应关注不同细菌物种如何协同作用影响人体健康。
在这项新的研究中，他们发现产粪甾醇真杆菌可能与颤杆菌对胆固醇水平有协同作用，这表明，研究细菌物种组合的新实验可能有助于揭示不同微生物群落如何相互作用，从而影响人类健康。
微生物信息
人类肠道微生物组中的绝大多数基因仍未被表征，但是这些作者相信，他们在鉴定胆固醇代谢酶方面的成功为探寻更多受肠道微生物影响且可能成为治疗靶点的代谢途径打开了大门。
Li说，“有许多临床研究试图进行粪便微生物组转移研究，但对微生物之间以及微生物与肠道之间的相互作用却不甚了解。希望退一步说，先专注于一种特定的微生物或基因，我们就能系统地了解肠道生态，并提出更好的治疗策略，比如靶向一种或几种微生物。”
Li补充说，“由于肠道微生物群中存在大量功能未知的基因，我们在预测代谢功能方面仍有很大缺口。我们的研究突出了肠道微生物可能改变其他固醇代谢途径的可能性。随着我们不断探索和发现，我们将更接近从分子机制层面理解微生物与宿主之间的相互作用。”
参考资料：
Chenhao Li et al. Gut microbiome and metabolome profiling in Framingham Heart Study reveals cholesterol-metabolizing bacteria. Cell, 2024, doi:10.1016/j.cell.2024.03.014.
Scientists link certain gut bacteria to lower heart disease riskhttps://www.broadinstitute.org/news/scientists-link-certain-gut-bacteria-lower-heart-disease-risk
