Cell：这种肠道细菌能够“吃掉”胆固醇，降低心血管疾病风险

撰文丨王聪

编辑丨王多鱼

排版丨水成文

肠道微生物与人体之间的相互作用在人类健康中发挥着至关重要的作用。肠道微生物组的改变 与多种代谢疾病有关（例如糖尿病、肥胖和非酒精性脂肪性肝病）。此外，肠道微生物还也与心血管疾病（CVD）有关，例如动脉粥样硬化性、急性冠状动脉综合征和缺血性心脏病等。这些发现表明，肠道微生物群落可能有助于临床上明显的CVD的触发因素。

2024年4月2日，哈佛/MIT Broad研究所的Ramnik Xavier团队在国际顶尖学术期刊Cell期刊发表了题为：Gut microbiome and metabolome profiling in Framingham heart study reveals cholesterol-metabolizing bacteria 研究论文 。

该研究发现， 肠道微生物也会影响心血管疾病。该研究发现了肠道细菌——颤杆菌克属（Oscillibacter）细菌能够代谢肠道中的胆固醇，从而有助于降低胆固醇以及心血管疾病风险。

研究团队表示，这项研究提示我们，对肠道微生物组的干预措施可能有助于降低人们的胆固醇水平，这也为更有针对性地调查肠道微生物组的变化如何影响健康和疾病奠定了基础。

由于对肠道微生物代谢的了解有限，揭示肠道微生物与心血管疾病的关联仍然具有挑战性。研究最多的心血管疾病相关的微生物代谢途径是三甲胺（TMA）途径，该途径将膳食中的胆碱或左旋肉碱转化为TMA。TMA被肝脏氧化为促进动脉粥样硬化的三甲胺氧化物（TMAO），这在小鼠模型中有助于增强血栓形成潜力，并与人类心力衰竭和死亡风险增加相关。

胆汁酸池的微生物群修饰通过核受体和G蛋白偶联受体（GPCR）影响宿主脂质稳态。微生物群还代谢胆固醇，这种必需脂质的稳态与心血管健康有关。该团队在之前的研究中发现了真杆菌 （Eubacterium） 编码的IsmA酶，能够代谢胆固醇。此外，在双歧杆菌、肠球菌、乳杆菌和副拟杆菌中也发现了潜在的胆固醇代谢能力，这表明胆固醇代谢活性在很大程度上仍未被探索。

了解肠道微生物代谢活动如何影响人体的心血管健康，需要在心血管疾病中进行广泛的肠道宏基因组和代谢组测序。为此，研究团队借助了弗雷明汉心脏研究（FHS） ，这是一项关于心血管疾病流行病学最长的观察性队列研究，该研究始于1948年，至今仍在继续。

研究团队之前使用16S rRNA测序从弗雷明汉心脏研究（FHS）参与者的粪便样本中识别与心血管疾病风险因素、心血管疾病相关药物和饮食信息相关的分类群。在这项最新研究中，为了全面描绘与心血管健康相关的肠道环境，研究团队为FHS参与者的粪便样本生成了霰弹式宏基因组和配对非靶向代谢组学数据。

整合分析揭示了超过16000个微生物与代谢特征之间的关联，其中一种关联尤为强烈：拥有几种来自颤杆菌克属（Oscillibacter）细菌的人比缺乏这些细菌的人胆固醇水平更低。他们还发现，颤杆菌克属细菌在人体肠道中惊人地丰富，平均每100个细菌中就有1个。

接下来，研究团队想弄清楚这些细菌用来分解代谢胆固醇的生化途径。为此，他们首先需要在实验室中培养这些细菌。幸运的是，他们之前已经花费数年时间从粪便样本中收集细菌以创建一个独特的肠道微生物库，其中就包括了颤杆菌克属细菌。在成功培养这些细菌后，研究团队使用质谱技术鉴定了细菌中胆固醇代谢最可能的副产物，从而帮助确定细菌用于降低胆固醇水平的途径。

接下来，研究团队结合分子网络和蛋白质语言模型，搜索了颤杆菌克属细菌中可能参与胆固醇代谢途径的潜在基因。随后证明了多个人类肠道中分离的颤杆菌克属细菌菌株能够高效摄入胆固醇并将其转化为胆甾烯酮、糖基化胆固醇和羟基胆固醇等中间产物，并进一步被其他细菌分解而排出体外 。

该研究还发现了另一种肠道细菌——产粪甾醇真杆菌（Eubacterium coprostanoligenes），其也有助于降低胆固醇水平。该细菌携带了之前已经证明与胆固醇代谢有关的IsmA基因。在这项最新研究中，研究团队发现真杆菌可能与颤杆菌克属细菌在胆固醇水平上具有协同作用，这表明对细菌物种组合的进一步研究可能有助于揭示不同的肠道微生物群如何相互作用以影响人类健康。

这项研究将肠道微生物、微生物代谢途径和心血管健康标志物之间的关联与一个在很大程度上未被描述的颤杆菌克属（Oscillibacter）细菌的胆固醇代谢能力联系起来。

论文链接：

https://www.cell.com/cell/abstract/S0092-8674(24)00305-2