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为解析微生物与人类细胞复杂互作，研究人员构建分子介导双向互作（MBI）框架，发现多种互作分子，意义重大。
微生物在人体中无处不在，它们与人类细胞之间存在着复杂而微妙的关系。这些微生物不仅参与人体的正常生理活动，还与多种疾病的发生发展密切相关。然而，目前对于微生物与人类细胞之间的相互作用，我们的了解还十分有限。大多数研究仅关注微生物衍生分子对人类表型的单向调节，很少有研究聚焦于人类衍生分子对微生物群的反向塑造，而且其中涉及的机制和受体也常常被忽视。为了更深入、系统地理解微生物与人类细胞之间的相互作用，天津大学等机构的研究人员开展了相关研究，其成果发表在《npj Biofilms and Microbiomes》杂志上。
研究人员用到的主要关键技术方法包括多组学技术、活性代谢组学以及基于人工智能的数据挖掘和分析。多组学技术可从基因组、转录组、蛋白质组和代谢组等多个层面全面解析微生物与人类细胞相互作用的分子机制；活性代谢组学用于识别具有生物活性的代谢物，以探究其在微生物 - 人类细胞互作中的作用；基于人工智能的数据挖掘和分析则帮助挖掘潜在的相互作用关系，为研究提供更多线索。
下面来具体看看研究结果：
- 微生物与人类细胞相互作用的时间线：研究人员梳理了 21 世纪以来微生物与人类细胞相互作用的发展历程。微生物通过短链脂肪酸（SCFAs）、色氨酸代谢物、胆汁酸（BAs）和群体感应（QS）分子等与人类细胞沟通，这些分子作用于过氧化物酶体增殖物激活受体（PPAR）、G 蛋白偶联受体（GPCR）、芳烃受体（AhR）等人类受体，影响人体生理。同时，人类衍生分子如激素、细胞因子和循环代谢物等参与调节微生物的生长、毒力和其他生理功能，其中肾上腺素、去甲肾上腺素、乙醇胺和血清素等可被微生物 QS 受体识别123。
- 微生物衍生分子介导的相互作用
- SCFAs 介导的相互作用：SCFAs 是研究较多的肠道微生物衍生分子，主要包括乙酸、丙酸和丁酸。它们可通过激活多种人类受体影响人体细胞的代谢和免疫，如 GPCR43、GPCR41、GPCR109A 等，不同受体对不同 SCFAs 的亲和力不同45。
- BAs 介导的相互作用：BAs 是胆固醇的代谢产物，分为初级和次级 BAs。它们通过 Farnesoid X 受体（FXR）、Takeda G 蛋白偶联受体 5（TGR5）等受体影响人体代谢和免疫67。
- 色氨酸代谢物介导的相互作用：微生物色氨酸代谢物如吲哚及其衍生物、色胺等是 AhR 的配体，可调节肠道内分泌系统、代谢稳态和免疫反应，还能增强肠道上皮屏障、影响胰岛素分泌等8。
- QS 介导的通讯：QS 是微生物重要的细胞间通讯系统，QS 分子可被人体检测并引发免疫反应，不同 QS 分子作用于不同受体，影响微生物的毒力、生物膜形成等，还参与微生物与人类激素等的相互作用910。
- 其他分子介导的相互作用：除上述分子，还有许多微生物分子可与人类细胞通讯，如一些活性代谢物可调节人体生理病理活动，微生物第二信使可激活先天免疫系统，真菌和病毒相关分子也能影响人体免疫反应1112。
- 人类衍生分子介导的相互作用
- 激素介导的相互作用：激素与微生物群联系紧密，如强啡肽、血清素等可调节微生物的毒力和生长，儿茶酚胺类激素可影响微生物的 QS 系统和多种生理表型，胃泌素、生长抑素等消化激素以及雌激素等也对微生物有调节作用1314。
- 细胞因子介导的相互作用：细胞因子是人体与微生物谈判的重要介质，不同细胞因子对微生物的作用不同，如白细胞介素 - 1（IL - 1）、肿瘤坏死因子（TNFs）等可促进部分微生物生长，干扰素 - γ（IFN - γ）对不同微生物的作用各异，部分细胞因子还可调节肠道微生物群组成1516。
- 活性代谢物介导的相互作用：部分人类衍生代谢物如乳酸、衣康酸、C4 - 二羧酸等，以及乙醇胺、D - 丝氨酸、γ - 氨基丁酸（GABA）等生物活性分子，可作为信号分子调节微生物的特征和表型1718。
研究结论和讨论部分指出，微生物与人类细胞的双向互作（MBI）在维持健康和疾病发展中起着关键作用。但目前对人类分子调节微生物生理和稳态的研究尚处于起步阶段。未来，借助多组学、高通量筛选等先进技术，MBI 研究将进入快速发展阶段，有望为疾病诊断和治疗带来新的策略。同时，研究发现人体免疫系统可能保留了微生物的 QS 机制，且微生物和人类存在化学信号模仿现象，这为深入理解微生物与人类的关系提供了新视角。此外，目前对病毒和真菌与人类细胞相互作用的研究有限，未来需更多关注这方面，将噬菌体、病毒、真菌和细菌纳入肠道微生物系统研究，有助于更全面地理解微生物 - 人类相互作用，从而更好地预防、控制和治疗人类疾病。总之，该研究构建的 MBI 框架为理解复杂的微生物 - 人类细胞相互作用奠定了基础，具有重要的理论和实践意义 。
