外國(guó)有一句古老的諺語(yǔ)“一個(gè)人吃的肉是另一個(gè)人的毒藥”，這句話登上了6月份的《科學(xué)》雜志。難道《科學(xué)》也開(kāi)始灌雞湯了嗎?不不不，這里的“肉”和“毒藥”指的并不是個(gè)人喜惡，也不是由你的大腦決定的，而是腸道!
是的，今天的主角就是我們熟悉的老朋友——腸道微生物。哈佛大學(xué)的研究人員總結(jié)了我們?nèi)粘?huì)吃的、接觸的食物、藥物和污染物進(jìn)入體內(nèi)遇到腸道微生物后，會(huì)發(fā)生怎樣奇妙的化學(xué)反應(yīng)!由于每個(gè)人的腸道微生物組成都是獨(dú)一無(wú)二的，所以你吃掉的味美多汁的肉對(duì)于另一個(gè)人來(lái)說(shuō)，或許是致命的毒藥!
除了腸道微生物本身，它們的基因同時(shí)還會(huì)編碼各種酶，這些酶的存在擴(kuò)大了腸道微生物可消化物質(zhì)的“名單”。例如現(xiàn)在研究較多的碳水化合物活性酶，包括糖苷水解酶和碳水化合物酯酶等等，可以幫助我們消化復(fù)雜的糖類，讓我們的身體不再需要額外進(jìn)化出能夠降解飲食中各種多糖所需的復(fù)雜酶系統(tǒng)。
我們每天吃的食物都需要腸道微生物來(lái)處理，從中“提取”營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和能量。每個(gè)人對(duì)食物中成分的轉(zhuǎn)化和吸收有很大的“個(gè)體差異”，這大致是由于腸道微生物及相關(guān)酶的不同。
我們?nèi)梭w有三大必需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)：碳水化合物、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)，其中脂質(zhì)總是最令人擔(dān)心的，因?yàn)檫^(guò)多脂質(zhì)的攝入不但會(huì)導(dǎo)致肥胖，還會(huì)增加心血管疾病的風(fēng)險(xiǎn)。想象一下，當(dāng)我們吃下一顆白煮蛋，蛋黃中的膽固醇經(jīng)由食道和胃到達(dá)腸道，在我們的小腸中被吸收，進(jìn)入“物質(zhì)轉(zhuǎn)化輪回”。
但是這里要注意了!有些人的腸道中有一種產(chǎn)糞甾醇真細(xì)菌(Eubacterium coprostanoligenes)，它能將膽固醇分解為不能被吸收的糞甾醇，隨著糞便排出體外，糞甾醇的比例能達(dá)到50%!這就意味著，腸道內(nèi)有產(chǎn)糞甾醇真細(xì)菌的人吃下高膽固醇食物后吸收的部分比其他人要少一半!所以，這大概也部分解釋了，為什么有些人大魚(yú)大肉的吃，卻依然不胖，也不被“三高”困擾，這是他們腸道微生物的功勞啊!
除此之外，我們熟知的烤肉致癌也和腸道微生物脫不了干系。在烤制過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生一類統(tǒng)稱為雜環(huán)胺的致突變(致癌)物質(zhì)，它能夠誘導(dǎo)基因突變、DNA斷裂或染色體畸變等。而有研究發(fā)現(xiàn)，我們腸道中大腸桿菌攜帶的uidA基因可以編碼β-葡萄糖醛酸糖苷酶，這個(gè)酶的存在會(huì)使雜環(huán)胺的毒性提高3倍!而uidA突變后的大腸桿菌則無(wú)法產(chǎn)生這種酶，降低了雜環(huán)胺致癌的可能性。
工業(yè)化學(xué)物質(zhì)和污染物
腸道微生物對(duì)工業(yè)化學(xué)物質(zhì)和污染物代謝的研究相對(duì)于環(huán)境微生物對(duì)它們的代謝來(lái)說(shuō)尚屬“幼齒階段”，但顯而易見(jiàn)的是，腸道微生物可以改變它們的毒性和生物利用度，甚至還可以增加宿主在有害物質(zhì)中的“暴露程度”。當(dāng)評(píng)估這些化合物的安全性時(shí)，考慮它們和腸道微生物的相互作用是非常重要的。
比如2008年時(shí)震驚全國(guó)的“三鹿三聚氰胺奶粉”事件，三聚氰胺是一種化工原料，可以制作樹(shù)脂，用于塑料、涂料、粘接劑等等，具有刺激性和毒性。在當(dāng)年的事件中，有30萬(wàn)兒童出現(xiàn)腎結(jié)石，至少6人死亡。
2013年，上海同濟(jì)大學(xué)的研究人員在《科學(xué)轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)》雜志上發(fā)表研究，他們發(fā)現(xiàn)三聚氰胺的腎毒性竟是由腸道微生物介導(dǎo)的!通過(guò)小鼠實(shí)驗(yàn)，他們發(fā)現(xiàn)了一種名為土生克雷伯氏桿菌(Klebsiella terrigena)的腸道微生物可以將三聚氰胺轉(zhuǎn)化為三聚氰酸，三聚氰酸可以與三聚氰胺結(jié)合形成不溶物，產(chǎn)生腎毒性，積累腎結(jié)石。與之類似的還有除草劑莠去津等等。
另外我們還有很大可能接觸到的工業(yè)污染物就要屬重金屬了，含鉛的皮蛋，汞富集的魚(yú)類(有人記得1956年日本的水俁病嗎?那應(yīng)該是汞中毒的一個(gè)標(biāo)志性事件)。甲基汞是汞對(duì)生物體有毒害的主要形態(tài)，而腸道中有兩個(gè)由微生物基因編碼的酶可以使甲基汞去甲基化，轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)汞的低毒形式，排出體外。
因此在小鼠試驗(yàn)中，研究人員也觀察到了，當(dāng)它們的微生物多樣性減少、豐度降低時(shí)，甲基汞就會(huì)大量積累，小鼠也會(huì)出現(xiàn)神經(jīng)系統(tǒng)失調(diào)的癥狀。
腸道微生物對(duì)藥物的代謝
科學(xué)家目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了超過(guò)50種藥物會(huì)受到腸道微生物的影響，使其藥理特性被改變，這種改變可能會(huì)使藥物失效，甚至反過(guò)來(lái)毒害人體。
像近期被《自然》雜志報(bào)道的一種化療藥物伊立替康(irinotecan)就可以被大腸桿菌產(chǎn)生的β-葡萄糖苷酸酶分解，轉(zhuǎn)化為毒性物質(zhì)，殺死腸上皮細(xì)胞。而有些患者腸道內(nèi)天然存在酶的抑制分子，可以減輕伊立替康的毒性。
除了經(jīng)過(guò)化學(xué)提純的“西藥”，傳統(tǒng)的中草藥也會(huì)受到腸道微生物的影響。不知道讀者朋友們是不是都看過(guò)《甄嬛傳》?劇里安陵容最終吃苦杏仁自殺的場(chǎng)景奇點(diǎn)糕反復(fù)看了好幾次(不過(guò)劇里好像用的是巴旦木?這就很不科學(xué)了嘛)，苦杏仁也是一味中藥啊，她怎么吃了一把就死了呢?
實(shí)際上，苦杏仁中有一種成分叫做苦杏苷，從20世紀(jì)60年代開(kāi)始，就有醫(yī)生將它作為癌癥的一種替代療法(當(dāng)然啦，后來(lái)的臨床試驗(yàn)顯示，這只是科學(xué)不發(fā)達(dá)時(shí)人們的“一廂情愿”，實(shí)際上苦杏仁并不能改善患者的病情，延長(zhǎng)生存期)。
苦杏苷可以被水解為扁桃腈，扁桃腈化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，可以自發(fā)分解產(chǎn)生苯甲醛和氰化物[16]，兩者都是有毒物質(zhì)，氰化物更是大家熟知的“劇毒”，1/3顆膠囊大小的氰化鉀粉末就足以致死。那么回頭來(lái)看，是什么讓苦杏苷轉(zhuǎn)化成了扁桃腈呢?你們一定猜到了，就是腸道微生物=!所以，你以為你吃下去的是治病的藥?其實(shí)它可能是毒藥哦!
從這許多研究中我們可以看出，腸道微生物能夠?qū)M(jìn)入我們體內(nèi)的化合物進(jìn)行代謝，改變化學(xué)結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)它們對(duì)我們?nèi)梭w生理機(jī)能的影響，而個(gè)體化的差異仍然是這個(gè)領(lǐng)域研究中的主要挑戰(zhàn)。
而這些研究還只是這個(gè)領(lǐng)域的“冰山一角”，未來(lái)，研究人員還要將腸道微生物對(duì)“異物”的代謝與酶、基因等各方面因素聯(lián)系起來(lái)，更加完整、全面地詮釋其中的過(guò)程和分子機(jī)制。了解它們的終極目的就是希望以此來(lái)指導(dǎo)我們?nèi)粘Ｉ钪械膫€(gè)性化營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充、藥物毒理和藥效的評(píng)估，甚至改變制藥行業(yè)的發(fā)展。
原始出處：
Nitzan Koppel, Vayu Maini Rekdal, Emily P. Balskus.Chemical transformation of xenobiotics by the human gut microbiota.Science 23 Jun 2017: Vol. 356, Issue 6344, eaag2770 DOI: 10.1126/science.aag2770
