
01、营养膳食交响:肠子微怪物的转换成之舞
2024年9月24日,瑞典耶鲁读书的Andrew L. Goodman专家管理团队在Cell上发表了题为“Microbial transformation of dietary xenobiotics shapes gut microbiome composition”的研究论文。该研究柔性化制图了以上150种小氧分子伙食杂物的可以使肠胃微生物当中技术群互動图谱,深入探讨了这些化合物对微生物群落组成的影响、人体肠道微生物对这些异物的代谢过程,以及不同个体间的差异。研究揭示,分子生物学学技术的代谢转化的功效也能对一些有机物使用毒化与排毒,随之制造新的双方的功效,加以分析了饮食营养其他东西要怎样修复系统分子生物学学技术群落的重造全过程。这一成果系统地展现了膳食异物与肠道微生物群之间的复杂互动,并将毒化与解毒过程与微生物群对膳食反应的个体差异紧密相连。
为了深入探究肠道微生物如何代谢膳食外源性物质,以及这些代谢产物如何影响细菌生长和群落结构,研究人员选取了29份来自健康捐献者的粪便样本,并与22种膳食外源性物质进行了体外共培养,运用代谢转化组学阐述工艺测量了化合物的代谢情况。结果显示,不同肠道微生物群落对各类化合物的代谢能力存在显著差异,这揭示了肠道微生物在代谢膳食外源性物质方面的多样性,这种多样性可能是导致个体间对膳食反应差异的关键因素。
进一步研究中,研究人员探讨了膳食外源性物质对肠道微生物群落组成的影响。通过将140种膳食外源性物质与四种不同的肠道微生物群落进行体外共培养,并采用16S rRNA测序技术应用分析了群落组成的变化,研究发现有25种化合物能够显著重塑至少一种肠道微生物群落,其中10种化合物甚至能同时影响所有四种群落,主要归因于这些化合物的毒性。因此,膳食外源性物质能够通过改变肠道微生物群落的组成,间接影响宿主的健康。
虽然,钻研考生还将94种合理饮食外源性材质与两类直肠微微生态学发酵群落共培養计划,并提炼了小分子格局材质,用做仰制五种意味着性直肠共融菌的制造,亟需研究综述直肠微微生态学发酵如何才能改变了合理饮食外源性材质的渗透性。实验室得知,有11种单质在身体培養计划具体步骤中被分泌制造了有害物料的分泌货物,而它们的的最原始社会形态并不有渗透性。这样有害物料分泌货物才可以仰制直肠共融菌的制造,以求作用力群落格局。这得知取决于,直肠微微生态学发酵用分泌角色才可以转化合理饮食外源性材质的渗透性,若想对直肠微微生态学发酵群落的结构制造耐人寻味作用力。
图1 新机制图(图源:Elizabeth, et al., Cell, 2024)
02、药品秘境:肠内菌群的应力之道
同日,Cell上发表了另一项由欧州氧分子生物制品学测试室的Athanasios Typas教导技术团队领衔的研究,题为“Emergence of community behaviors in the gut microbiota upon drug treatment”,探讨了肠道菌群在药物处理下出现群落行为的机制。研究发现,与唯一病毒不同于,复杂的的微生态学群落都可以守护其组员介绍免遭性药干扰,或是使脆弱的组员介绍让人觉得更进一步脆弱。性药生态学转变和生态学积聚是群落守护的重中之重机理,但在高性药溶液浓度下易被受损。这些发现有助于我们更好地理解药物-肠道菌群相互作用,并为设计更有效的药物和减少不良影响提供新的思路。
本研究旨在深入剖析药物对肠道菌群的影响,尤其是在复杂菌群环境中的具体作用机制。虽然药物已被证实能够直接抑制肠道细菌的生长,但其对整个肠道菌群的影响仍是一个未解之谜,且目前的研究主要局限于特定药物与特定菌群之间的相互作用。为了填补这一研究空白,研究人员精心构建了一个包含32种代表性肠道细菌物种的合成菌群,这些物种在健康人体肠道菌群中占据主导地位。同时,研究选取了30种具有代表性的药物进行系统筛选。通过将药物引入菌群并细致观察其对每个物种的影响,同时利用16S rDNA测序和代谢率组学分折技木,研究发现有26%的药物-细菌相互作用中观察到了菌群行为的出现,表明药物在单一细菌与整个菌群环境中的影响存在显著差异。研究结果表明,在低药物浓度下,菌群展现出了更强的生存韧性,而在高药物浓度下,菌群的保护作用减弱,药物的敏感化作用则相应增强。药物在菌群中的转化和积累过程是菌群保护作用的关键所在,特定物种通过表达硝基还原酶来降解药物,从而保护整个菌群免受损害。综上所述,药物对肠道菌群的影响与对单一细菌的影响相似,但菌群行为的普遍性不容忽视,且菌群的韧性受到药物浓度的影响。深入理解特定物种对药物的解毒能力,对于设计更加稳定和高效的菌群,以减少药物副作用或提升药物治疗效果具有重要意义。
图2 步奏图(图源:Sarela, et al., Cell, 2024)
03、汇报总结
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基准论文:
1)Culp E, Nelson N, Verdegaal A, Goodman A. Microbial transformation of dietary xenobiotics shapes gut microbiome composition. Cell. 2024 Sep 24. doi: 10.1016/j.cell.2024.08.038. 2)Garcia-Santamarina S, Kuhn M, Devendran S, Maier L, Driessen M, Mateus A, Mastrorilli E, Brochado A, Savitski M, Patil K, Zimmermann M, Bork P, Typas A.Emergence of community behaviors in the gut microbiota upon drug treatment. Cell. 2024 Sep 24. doi: 10.1016/j.cell.2024.08.037.