益生菌操縱膽汁酸創造良好的腸道環境

北卡羅萊納州立大學的一項新研究表明，益生菌乳桿菌（Lactobacillus）利用酶調控膽汁酸，促進其自身在腸道中的存活。這些發現進一步闡明瞭膽汁酸和腸道細菌之間的複雜關係，最終將有助於研究人員設計具有治療特性的益生菌，幫助塑造更健康的人類腸道環境。

這一研究發現公佈在PNAS雜誌上。

膽汁酸是消化系統和腸道整體健康的關鍵因素，這些酸是在肝臟中產生並在我們進食後釋放的，它們不僅可以分解膽固醇，幫助調節脂肪的吸收，而且還對腸道中定居的細菌型別產生巨大影響。

當膽汁酸透過腸道時，最初它們會透過新增氨基酸（通常是甘氨酸或牛磺酸）進行化學修飾，形成複雜的“共軛”膽汁酸庫。一些腸道細菌具有稱為膽汁酸水解酶（BSH）的酶，可以從膽汁酸中裂解或“解偶聯”這些氨基酸，從而使細菌在透過結腸時進一步轉化膽汁酸。這些轉化影響膽汁酸的毒性，進而影響不同細菌在腸道中生存的能力。

“之前我們認為像是乳桿菌這樣的益生菌透過BSHs只是解離膽汁酸，使其毒性降低，細菌得以生存，”北卡羅來納州立大學傳染病學副教授Casey Theriot說， “但是現實要複雜得多：這些酶比我們想象的要特異性強得多。根據存在的BSH以及它作用的膽汁酸的不同，可以用不同的方式塑造腸胃，使其對細菌或病原體友好或者敵對。”

“膽汁和細菌之間的相互作用極大地影響了它們在競爭激烈的環境中的生存或死亡。因此我們進一步調查了這種關係。”

研究人員進行了體外和體內實驗，確定BSH是如何以及是否降低了膽汁酸毒性。首先，他們研究了兩種乳桿菌在不同膽汁酸存在下的生長情況，結果驚訝地發現，結合的甘氨酸或牛磺酸在給定膽汁酸的毒性方面起著重要作用。然後他們分離出BSH，並對其進行生化研究，分析它們是否對特定的膽汁鹽具有或多或少的活性，以及在膽汁酸存在下生長時，是否會影響乳桿菌的存活。

研究發現，膽汁酸的毒性不僅僅取決於膽汁酸是結合在BSH上還是被解離了，這種關係還取決於膽汁酸的型別，所作用的細菌以及存在的BSH。

“當我們改變了這些乳桿菌菌株的BSH組成時，它們對膽汁酸的耐受性和競爭適應性也隨之改變，這些BSH酶具有多種特性。細菌會定期吸收和釋放酶，有時它們會吸收有助於生存的酶（使膽汁酸的毒性降低），或者會吸收有害於競爭的酶。

“因此，細菌，BSH和膽汁酸之間的關係並非一對一。這一新見解可以幫助我們制定新策略，透過延長有益微生物的壽命或防止病原體定殖來改善人類健康。”

“如果將來我們要嘗試設計腸道菌群，確實必須瞭解所有參與者，包括細菌，酶和膽汁酸及其情況關係。這項工作是朝著這個方向邁出的重要的第一步。”

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