麻省理工學院和哈佛大學布羅德研究所以及麻省總醫院的研究人員發現，特定的腸道細菌可以降低膽固醇，減少心臟病風險。他們的研究發表在《細胞》（Cell）雜誌上，發現了能代謝膽固醇的弧菌，這可能為基於微生物組的干預措施降低人體膽固醇水平鋪平了道路。

研究發現，在膽固醇水平降低的人群中，有多種細菌能代謝膽固醇。腸道微生物群的變化與一系列疾病有關，如第2 型糖尿病、肥胖症和發炎性腸道疾病。

現在，麻省理工學院和哈佛大學布羅德研究所以及麻省總醫院的研究小組發現，腸道中的微生物也可能影響心血管疾病。在發表於《細胞》（Cell）雜誌的一項研究中，研究團隊確定了在腸道中消耗膽固醇的特定細菌種類，它們可能有助於降低人體內的膽固醇和心臟病風險。

拉姆尼克-澤維爾實驗室、布羅德代謝組學平台的成員和合作者分析了弗拉明漢心臟研究（Framingham Heart Study）1400 多名參與者的代謝物和微生物基因組。

研究團隊發現，一種名為”顫螺旋菌”（oscillibacter）的細菌會吸收並代謝周圍環境中的膽固醇，腸道中這種微生物含量較高的人膽固醇水平較低。他們也確定了這種細菌可能用來分解膽固醇的機制。這些結果表明，以特定方式操縱微生物組的干預措施有朝一日可能有助於降低人體內的膽固醇。這些發現也為更有針對性地研究微生物組的變化如何影響健康和疾病奠定了基礎。

澤維爾是布羅德研究所的核心成員、免疫學計畫主任和傳染病與微生物組計畫聯合主任。他也是哈佛醫學院和麻省總醫院的教授。澤維爾實驗室的博士後研究員李晨皓和研究科學家馬丁-斯特拉扎爾是這項研究的共同第一作者。

在過去的十年中，其他研究人員發現了腸道微生物組的組成與心血管疾病因素之間的聯繫，例如人類的三酸甘油酯和餐後血糖水平。但科學家們還無法針對這些關聯採取治療措施，部分原因是他們對腸道內的代謝途徑缺乏全面的了解。

在這項新研究中，布羅德團隊更全面、更詳細地了解了腸道微生物對新陳代謝的影響。他們將槍式元基因組定序技術與代謝組學技術結合，槍式元基因組定序技術能分析樣本中所有微生物的DNA，代謝組學技術能測量數百種已知和數千種未知代謝物的水平。他們利用這些工具研究了弗雷明漢心臟研究的糞便樣本。

斯特拉扎爾說：”計畫成果強調了高品質、經過整理的患者數據的重要性。這使我們能夠注意到那些非常微妙且難以測量的效果，並直接對其進行跟踪。”

這種方法發現了微生物與代謝特徵之間的16,000 多種關聯，其中有一種關聯特別強烈：與缺乏相關屬種細菌的人相比，體內有幾種顫螺旋菌屬細菌的人膽固醇水平較低。研究人員發現，該屬細菌在腸道中的數量驚人，平均每100 個細菌中就有1 個。

研究人員隨後想弄清楚微生物分解膽固醇的生化途徑。為此，他們首先需要在實驗室中培養這種生物。幸運的是，實驗室多年來一直在收集糞便樣本中的細菌，為此他們建立了一個獨特的菌種庫，其中也包括顫螺旋菌。

在成功培育出這種細菌後，研究團隊利用質譜法確定了細菌中膽固醇代謝最可能產生的副產品。這使他們能夠確定細菌降低膽固醇水平的途徑。他們發現，細菌會將膽固醇轉化為中間產物，然後再由其他細菌分解並排出體外。接下來，研究小組利用機器學習模型確定了負責這種生化轉換的候選酶，然後在實驗室中的某些顫螺旋菌中檢測到了這些酶和膽固醇分解產物。

研究團隊發現了另一種腸道細菌- 產糞甾醇真桿菌（Eubacterium coprostanoligenes），它也有助於降低膽固醇水平。這種細菌攜帶一種基因，科學家們先前已經證明參與膽固醇代謝。在新的研究中，研究小組發現，Eubacterium 可能與Oscillibacter對膽固醇水平有協同作用，這表明，研究細菌物種組合的新實驗可能有助於揭示不同微生物群落如何相互作用影響人類健康。

人類腸道微生物組中的絕大多數基因仍未定性，但研究小組相信，他們在確定膽固醇代謝酶方面取得的成功，為發現受腸道微生物影響的其他類似代謝途徑鋪平了道路，這些代謝途徑可以作為治療標靶。

「有許多臨床研究試圖進行糞便微生物組轉移研究，但對微生物之間以及微生物與腸道​​之間如何相互作用卻不甚了解，」李說。 “我們希望先退一步，專注於一種特定的微生物或基因，我們就能係統地了解腸道生態學，並提出更好的治療策略，例如針對一種或幾種微生物進行治療。”

“由於腸道微生物組中存在大量功能未知的基因，我們預測代謝功能的能力仍有差距，」他補充說。 “我們的工作強調了腸道微生物可能改變其他固醇代謝途徑的可能性。我們可能會有很多新發現，這些發現將使我們更接近從機理上理解微生物是如何與宿主相互作用的。”

編譯自: ScitechDaily