腸道微生物研究，代謝產物分析不容忽視！

　　為了更好地了解腸道微生物對人體健康的潛在影響，臨床醫生需要了解的不僅是糞便樣品中存在的細菌，而且還包括那些細菌產生的氨基酸等代謝物，澳大利亞和英國的研究人員指出，這項研究成果本周發表在mSphere雜志上。

　　微生物學和感染性疾病副教授兼南澳大利亞衛生和醫學研究所成員Geraint B. Rogers博士說：“典型的基于DNA的人類微生物組或細菌組成的研究是有限的，因為這些研究不反應微生物菌落的代謝產物。研究微生物組及其代謝物（代謝組）應該是相輔相成的，但是由于許多微生物發揮著相同的作用，一些微生物利用其他微生物的代謝產物，使得預測代謝物是非常具有挑戰性的。

　　Rogers指出：表征腸道微生物菌群的代謝產物對于了解它們如何影響人體健康至關重要，這些代謝產物可以調節人的免疫系統和中樞神經系統的功能。因此，分析抗生素藥物引起的腸道微生物菌群及其相應代謝產物的變化，可以提供對抗生素藥物急性和慢性作用的洞察，并且可以更好的了解腸道微生物代謝產物與機體健康狀況之間的聯系。

　　Rogers和James Mason，倫敦學院膜生物化學的高級講師，將新一代測序技術和核磁共振技術（NMR）相組合進行研究工作，用抗生素藥物環丙沙星或萬古霉素亞胺培南對小鼠的微生物組和代謝產物進行處理。他們在抗生素藥物處理前、治療14天后和停止抗生素藥物處理后9天取小鼠的糞便樣品。一組小鼠沒有給予任何抗生素并作為空白對照。

　　環丙沙星處理導致微生物類群豐度（樣本中不同類型細菌的數量）的顯著減少，但對微生物菌群多樣性或均勻性沒有影響。相比之下，萬古霉素亞胺培南處理導致類群豐度，均勻性以及多樣性均顯著減少。

　　研究人員指出，在抗生素藥物處理的14天內，抗生素藥物處理導致微生物菌群組成和結構發生顯著變化。環丙沙星導致幾種類型的細菌，包括鏈球菌，乳桿菌和梭菌的數量顯著甚至減少，同時擬桿菌和其他物種數量增加。一些菌屬甚至被完全耗盡。萬古霉素亞胺培南處理后也引起顯著變化，包括擬桿菌和厚壁菌門成員的減少和變形桿菌相對豐度的增加。

　　“然而，許多細菌群體因為抗生素藥物處理而發生改變，有助于人體健康。”羅杰斯說。“例如，減少的Ruminococcaceae家族通過發酵人類不能吸收的碳水化合物產生重要的短鏈脂肪酸。這些脂肪酸在許多方面有助于我們的健康，包括上皮細胞更新、降低結腸癌風險；腸屏障功能、防止細菌進入血流；以及調節免疫和代謝控制。抗生素藥物還增加細菌中腸桿菌屬的水平，其中多種能夠引起疾病。”

　　該小組還調查了停止抗生素藥物處理后9天糞便微生物菌落恢復的程度。在環丙沙星組，微生物類群豐度水平在這個時間內保持不變，但是與處理前和處理結束時測量的水平相比，微生物菌群的均勻性和多樣性顯著降低。在萬古霉素亞胺培南組，與處理結束時測量的水平相比，停止抗生素藥物處理后9天，微生物類群豐度、均勻性和多樣性的水平均顯著增加，但未達到抗生素藥物處理開始前所見的水平。與對照組相比，萬古霉素亞胺培南組中的微生物菌群組成比環丙沙星組有更大的差異，表明萬古霉素亞胺培南處理的微生物菌群的恢復較慢。

　　研究人員觀察到抗生素藥物處理前后小鼠腸道微生物代謝產物的顯著變化。用環丙沙星處理的小鼠與對照組相比，氨基酸（例如纈氨酸，亮氨酸和苯丙氨酸）水平顯著增加，并且糖類的水平降低。這些類型的氨基酸的增加與2型糖尿病的風險增加以及代謝疾病的發展相關。 用萬古霉素亞胺培南處理的小鼠具有更大的前后差異，包括較低水平的氨基酸，例如丙氨酸、甲硫氨酸、酪氨酸、有機酸檸檬酸鹽以及丙酸鹽。研究人員還觀察到蔗糖，肌氨酸和其它化合物的水平增加。

　　在后續研究中，Rogers及其同事評估了在人體內是否可以觀察到相似的效應，以及益生元（促進腸道有益微生物生長的膳食補充劑）或糞便微生物移植（人腸道微生物菌群的重新引入）是否可用作治療以限制這些效應。