IF 29.4！重磅综述阐述肠道菌群代谢产物在消化系统疾病中的作用
随着测序和质谱技术（如宏基因组学、宏转录组学、宏蛋白组学和代谢组学）的应用和改进，表征肠道微生物群落的功能特性的研究数量日益增加。与表征肠道微生物群落功能的方法（宏基因组学和宏转录组学）相比，宏蛋白组学和代谢组学能够直接观察肠道微生物群落的功能产物和活性。尤其是肠道微生物代谢产物的研究，使我们能够更好地理解肠道微生物如何影响胃肠疾病的发病机制，从而开发有效的肠道菌群调节治疗方案。
为帮助研究人员深入了解肠道菌群的代谢过程，华大科技提供一系列肠道菌群代谢组学解决方案助力肠道菌群研究。
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2023年6月，一篇题为“The gut microbial bile acid modulation and its relevance to digestive health and diseases”的综述论文发表在Gastroenterology上，详细介绍了肠道菌群代谢产物在疾病进程中的作用，以及这些代谢产物在临床应用中的前景，为科研工作者提供了关于肠道菌群代谢产物与肠道疾病之间关系的最新研究进展和研究热点。
01
关键微生物介导代谢物
在许多稳态和生理研究中，胆汁酸（BA）生物转化（图1）和短链脂肪酸（SCFA）产生（图2）被证明是两类重要的细菌代谢功能。它们在昼夜节律、癌症、衰老、炎症和代谢等病理生理过程中发挥着重要作用。
图2 短链脂肪酸产生
02
胆汁酸
非结合和次级胆汁酸在肠道菌群和许多宿主代谢过程之间形成关键联系。胆汁酸信号通路，包括法尼醇X受体（FXR）和G蛋白偶联胆汁酸受体1（TGR5），是高度保守的代谢调节通路。胆汁酸也可以激活其他核受体，包括孕烷X受体、雄激素受体、维生素D受体、肝X受体α和β（LXRα/β，NR1H3）、RORγt以及G蛋白偶联受体。胆汁酸信号循环起源于肝脏（图1）。从胆固醇合成的结合胆汁酸是胆汁分泌和胆固醇稳态、微粒形成、脂质溶解和吸收的关键。肝脏将胆固醇新生转化为胆酸（CA）和降解胆酸（CDCA）来产生胆汁酸。在排泄到胆汁中之前，人类的胆汁酸主要与牛磺酸或甘氨酸结合。
03
短链脂肪酸
当肠道微生物在大肠中将膳食纤维发酵成丁酸盐、乙酸盐和丙酸盐时，会产生SCFA（图2）。SCFA影响宿主生理学的两种主要信号机制是组蛋白去乙酰化酶（HDAC）抑制和G蛋白偶联受体信号传导。SCFA，特别是丁酸和丙酸，作为HDAC抑制剂发挥作用，HDAC抑制剂可以影响宿主免疫反应，并具有抗炎和免疫抑制作用，因此被认为可以改善肠道健康。
随后，作者阐述了在各类肠道疾病（非酒精性脂肪性肝病、功能性胃肠道疾病、肠易激综合征、结直肠癌、肠脑轴等）研究中肠道微生物代谢产物的研究进展。
该研究表明，尽管微生物组介导的治疗方法（粪菌移植、益生菌、益生元、粪便胶囊和工程活菌治疗等）已经投入了大量的精力和金钱，但在人类消化系统疾病的使用和疗效方面仍然受到限制。目前，虽然大量研究在利用多组学方法对肠道微生物组进行功能性表征方面取得了重大进展，但在数据解释和人类健康背景下的应用方面仍需要大幅改进，需将多个组学数据结合起来，以追踪微生物产生的代谢产物的来源，并确定与疾病状态相关的关键代谢产物。
参考文献：
Fogelson KA, Dorrestein PC, Zarrinpar A, Knight R. The Gut Microbial Bile Acid Modulation and Its Relevance to Digestive Health and Diseases. Gastroenterology. 2023 Jun;164(7):1069-1085.
供稿：翎儿
编辑：市场部
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