外國有一句古老的諺語(yǔ)“一個(gè)人吃的肉是另一個(gè)人的毒藥”，這句話(huà)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)的研究人員總結了我們日常會(huì )吃的、接觸的食物、藥物和污染物進(jìn)入體內遇到腸道微生物后，會(huì )發(fā)生怎樣奇妙的化學(xué)反應!由于每個(gè)人的腸道微生物組成都是獨一無(wú)二的，所以你吃掉的味美多汁的肉對于另一個(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，這些酶的存在擴大了腸道微生物可消化物質(zhì)的“名單”。例如現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雜的糖類(lèi)，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雜酶系統。
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)養物質(zhì)和能量。每個(gè)人對食物中成分的轉化和吸收有很大的“個(gè)體差異”，這大致是由于腸道微生物及相關(guān)酶的不同。
我們人體有三大必需營(yíng)養物質(zhì)：碳水化合物、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)，其中脂質(zhì)總是最令人擔心的，因為過(guò)多脂質(zhì)的攝入不但會(huì )導致肥胖，還會(huì )增加心血管疾病的風(fēng)險。想象一下，當我們吃下一顆白煮蛋，蛋黃中的膽固醇經(jīng)由食道和胃到達腸道，在我們的小腸中被吸收，進(jìn)入“物質(zhì)轉化輪回”。
但是這里要注意了!有些人的腸道中有一種產(chǎn)糞甾醇真細菌(Eubacterium coprostanoligenes)，它能將膽固醇分解為不能被吸收的糞甾醇，隨著(zhù)糞便排出體外，糞甾醇的比例能達到50%!這就意味著(zhù)，腸道內有產(chǎn)糞甾醇真細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(lèi)統稱(chēng)為雜環(huán)胺的致突變(致癌)物質(zhì)，它能夠誘導基因突變、DNA斷裂或染色體畸變等。而有研究發(fā)現，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
腸道微生物對工業(yè)化學(xué)物質(zhì)和污染物代謝的研究相對于環(huán)境微生物對它們的代謝來(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”。當評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。在當年的事件中，有30萬(wàn)兒童出現腎結石，至少6人死亡。
2013年，上海同濟大學(xué)的研究人員在《科學(xué)轉化醫學(xué)》雜志上發(fā)表研究，他們發(fā)現三聚氰胺的腎毒性竟是由腸道微生物介導的!通過(guò)小鼠實(shí)驗，他們發(fā)現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化為三聚氰酸，三聚氰酸可以與三聚氰胺結合形成不溶物，產(chǎn)生腎毒性，積累腎結石。與之類(lèi)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(lèi)(有人記得1956年日本的水俁病嗎?那應該是汞中毒的一個(gè)標志性事件)。甲基汞是汞對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，轉化為無(wú)機汞的低毒形式，排出體外。
因此在小鼠試驗中，研究人員也觀(guān)察到了，當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 )出現神經(jīng)系統失調的癥狀。
腸道微生物對藥物的代謝
科學(xué)家目前已經(jīng)發(fā)現了超過(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，轉化為毒性物質(zhì)，殺死腸上皮細胞。而有些患者腸道內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60年代開(kāi)始，就有醫生將它作為癌癥的一種替代療法(當然啦，后來(lái)的臨床試驗顯示，這只是科學(xué)不發(fā)達時(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(cháng)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，腸道微生物能夠對進(jìn)入我們體內的化合物進(jìn)行代謝，改變化學(xué)結構，調節它們對我們人體生理機能的影響，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。
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“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)程和分子機制。了解它們的終極目的就是希望以此來(lái)指導我們日常生活中的個(gè)性化營(yíng)養補充、藥物毒理和藥效的評估，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
