
01、伙食交响:肠管微生物菌种工程的转成之舞
2024年9月24日,美式耶鲁大学本科的Andrew L. Goodman教学创业团队在Cell上发表了题为“Microbial transformation of dietary xenobiotics shapes gut microbiome composition”的研究论文。该研究多角度设计了已经超过150种小原子饮食营养异物感的胃肠道微微生物当中群互动性图谱,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,微怪物培养基技术的分泌的意义会对这种单质开展毒化与抗毒,借以带来新的充分的意义,解读了饮食营养残留物如何快速引导作用微怪物培养基技术群落的重造操作过程。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,运用基础代谢组学分享新技术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测序科技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。
与此同时,研究分析人还将94种营养健康外源性物资与五种胃肠管微益生菌群落共锻炼,并转化成了小原子核物资,于仰制这七种象征着性胃肠管相互依存菌的植物的的生长,指在刍议胃肠管微益生菌如果该变营养健康外源性物资的渗透性。进行实验得知,有11种化学物品在休外锻炼时候中被基础分泌形成了有害的基础分泌生成物,而它的原本空间结构并不兼具渗透性。等有害基础分泌生成物就可以仰制胃肠管相互依存菌的植物的的生长,接着后果群落空间结构。上述得知证明,胃肠管微益生菌确认基础分泌目的就可以变为营养健康外源性物资的渗透性,以此对胃肠管微益生菌群落的组合形成潜移默化后果。
图1 共识机制图(图源:Elizabeth, et al., Cell, 2024)
02、治疗药物副本:肠胃菌群的应变速率之道
同日,Cell上发表了另一项由澳大利亚原子核生物技术学實驗室的Athanasios Typas传授项目团队领衔的研究,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,与单一化日常细菌相对,缜密的微生态学发酵制品群落应该防护措施其组组成员不受肿瘤食用的药物治疗不良影响,可能使的敏感性的组组成员开始变得非常的敏感性。肿瘤食用的药物治疗生态学制品还原成和生态学制品积少成多是群落防护措施的关键性制度,但在高肿瘤食用的药物治疗氧化还原电位下易被伤害。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测序和分泌组学讲解新技术,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 具体流程(图源:Sarela, et al., Cell, 2024)
03、个人小结
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参考使用论文毕业论文:
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.