Science发表肠道微生物研究重要发现：肠道微生物“吃”我们的药物

研究表明，一种细菌可以耗损左旋多巴（帕金森病的主要治疗药物），从而揭示了微生物组如何影响我们的健康

　　

生物通报道：当Vayu Maini Rekdal第一次使用微生物时，他做出了一个不错的酵母面包，那时，年轻的Maini Rekdal和大多数厨房新手一样没有考虑过这些微生物背后的关键化学反应。

而且更重要的是，这些面团穿过消化系统时，生活在肠道中的数万亿微生物帮助身体分解面包，吸收营养。由于人体不能消化某些物质，例如所有重要的纤维，因此需要依靠微生物完成化学反应。

“但这种微生物代谢也可能是有害的，”Maini Rekdal说，他现在是加州大学旧金山分校Emily Balskus教授实验室的研究生，在他作为第一作者的一篇Science论文中，他们发现肠道微生物也可以“吃”药物，这会产生危险的副作用。 “也许这种药物不会达到它在体内的靶标，也许它会突然变得有毒，也许它会有所帮助，”Maini Rekdal说。

在这项最新研究中，研究人员第一次发现了微生物组如何干扰药物：我们体内的细菌会对帕金森病的主要治疗方法：左旋多巴（L-dopa）产生干扰，而且他们也们确定了数万亿种细菌中的哪些细菌负责降解药物，以及如何阻止这种微生物的干扰。

L-dopa进入人脑

帕金森病会攻击大脑中产生多巴胺的神经细胞，如果没有这种神经细胞，身体会出现震颤，肌肉僵硬以及平衡和协调问题。左旋多巴向大脑输送多巴胺以缓解症状。但只有大约1％到5％的药物真正到达大脑。

这个数字，也就是药物的疗效因患者而异。自20世纪60年代末发现左旋多巴以来，研究人员就已经知道人体的酶可以分解肠道中的左旋多巴，防止药物进入大脑。因此，制药行业引入了一种新药carbidopa，用以阻止不必要的左旋多巴代谢。这种治疗似乎有效。

“尽管如此，有很多新陈代谢是无法解释的，人与人之间的差异变化很大，”Maini Rekdal说。这种差异是一个问题：不仅一些患者对药物的反应较差，而且当L-dopa转化为大脑外的多巴胺时，有可能会引起副作用，包括严重的胃肠道失调和心律失常。如果较少的药物到达大脑，患者通常会加用药物剂量，这可能会加剧这些副作用。

Maini Rekdal怀疑微生物可能是L-dopa消失的原因。由于先前的研究表明抗生素可以改善患者对左旋多巴的反应，科学家推测细菌可能是罪魁祸首。尽管如此，没有人确定哪些细菌可能是有影响的，毕竟患者吃药的方式也可能有关系。

因此，他们展开了调查。

吃掉L-dopa的细菌

研究人员以人体微生物组项目作为参考，通过细菌DNA寻找哪些肠道微生物具有编码类似酶的基因。结果他们发现一种细菌：粪肠球菌（Enterococcus faecalis）可以“吃掉”吃掉所有L-dopa。

由此研究人员提出了第一个将粪肠球菌、细菌酶（PLP依赖性酪氨酸脱羧酶或TyrDC）与L-dopa代谢相关联的有力证据。

然而，人体酶能将L-dopa转化为肠道中的多巴胺，但是新药carbidopa能阻止这个反应，那么为什么粪肠球菌酶依然逃脱了呢？

即使人类和细菌酶发挥完全相同的化学反应，但是细菌也还是有所不同。 Maini Rekdal推测carbidopa可能无法穿透微生物细胞，或者轻微的结构差异可能阻止药物与细菌酶相互作用。如果是真的，其他针对宿主的治疗可能与新药carbidopa对类似的微生物作用一样无效。

但原因可能无关紧要了。 研究人员已经发现了一种能够抑制细菌酶的分子。

“这种能分子关闭这种不必要的细菌代谢，而不会杀死细菌，”Maini Rekdal说。

而且研究人员还进一步解析了L-dopa代谢的第二步。在粪肠球菌将药物转化为多巴胺后，第二种生物将多巴胺转化为另一种化合物：间甲胺。

“所有这些都表明肠道微生物可能导致不同患者服用L-dopa副作用和疗效观察到的剧烈变异”。

但这种微生物干扰可能不仅限于L-dopa和帕金森病。他们下一步将探索我们的肠道还有哪些其它的影响，这种影响是好是坏。

（生物通：万纹）

原文标题：

Chemical transformation of xenobiotics by the human gut microbiota