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编译服务: 中国科学院病毒学领域知识资源中心 编译者: malili 编译时间: Feb 19, 2021 点击量: 87

北卡罗莱纳州立大学的一项新研究表明,益生菌乳杆菌(Lactobacillus)利用酶调控胆汁酸,促进其自身在肠道中的存活。这些发现进一步阐明了胆汁酸和肠道细菌之间的复杂关系,最终将有助于研究人员设计具有治疗特性的益生菌,帮助塑造更健康的人类肠道环境。

这一研究发现公布在PNAS杂志上。

胆汁酸是消化系统和肠道整体健康的关键因素,这些酸是在肝脏中产生并在我们进食后释放的,它们不仅可以分解胆固醇,帮助调节脂肪的吸收,而且还对肠道中定居的细菌类型产生巨大影响。

当胆汁酸通过肠道时,最初它们会通过添加氨基酸(通常是甘氨酸或牛磺酸)进行化学修饰,形成复杂的“共轭”胆汁酸库。一些肠道细菌具有称为胆汁酸水解酶(BSH)的酶,可以从胆汁酸中裂解或“解偶联”这些氨基酸,从而使细菌在通过结肠时进一步转化胆汁酸。这些转化影响胆汁酸的毒性,进而影响不同细菌在肠道中生存的能力。

“之前我们认为像是乳杆菌这样的益生菌通过BSHs只是解离胆汁酸,使其毒性降低,细菌得以生存,”北卡罗来纳州立大学传染病学副教授Casey Theriot说, “但是现实要复杂得多:这些酶比我们想象的要特异性强得多。根据存在的BSH以及它作用的胆汁酸的不同,可以用不同的方式塑造肠胃,使其对细菌或病原体友好或者敌对。”

“胆汁和细菌之间的相互作用极大地影响了它们在竞争激烈的环境中的生存或死亡。因此我们进一步调查了这种关系。”

研究人员进行了体外和体内实验,确定BSH是如何以及是否降低了胆汁酸毒性。首先,他们研究了两种乳杆菌在不同胆汁酸存在下的生长情况,结果惊讶地发现,结合的甘氨酸或牛磺酸在给定胆汁酸的毒性方面起着重要作用。然后他们分离出BSH,并对其进行生化研究,分析它们是否对特定的胆汁盐具有或多或少的活性,以及??在胆汁酸存在下生长时,是否会影响乳杆菌的存活。

研究发现,胆汁酸的毒性不仅仅取决于胆汁酸是结合在BSH上还是被解离了,这种关系还取决于胆汁酸的类型,所作用的细菌以及存在的BSH。

“当我们改变了这些乳杆菌菌株的BSH组成时,它们对胆汁酸的耐受性和竞争适应性也随之改变,这些BSH酶具有多种特性。细菌会定期吸收和释放酶,有时它们会吸收有助于生存的酶(使胆汁酸的毒性降低),或者会吸收有害于竞争的酶。

“因此,细菌,BSH和胆汁酸之间的关系并非一对一。这一新见解可以帮助我们制定新策略,通过延长有益微生物的寿命或防止病原体定殖来改善人类健康。”

“如果将来我们要尝试设计肠道菌群,确实必须了解所有参与者,包括细菌,酶和胆汁酸及其情况关系。这项工作是朝着这个方向迈出的重要的第一步。”

(生物通)

原文标题:

Lactobacillus Bile Salt Hydrolase Substrate Specificity Governs Bacterial Fitness and Host Colonization

 

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