肠道微生物与人体代谢：关键连接！

人体的代谢是由宿主自主调节的各种代谢途径以及微生物调节的代谢过程共同组成，这种宿主与微生物之间的共代谢过程最终决定着宿主的代谢水平。肠道微生物群是人体内最复杂和种群数量最高的共生微生物生态系统，这个庞大群落的演变不断影响着宿主的代谢表型，极大地影响着宿主的生理功能和对疾病的易感性。

（一）宿主和肠道微生物的共代谢与信号分子

人体和肠道微生物通过分解食物或其他外源物产生大量的小分子代谢物，这是维护宿主和这些共生微生物关系的物质基础，在宿主细胞和微生物之间的信息传递中起着至关重要的作用。由于不同胃肠道部位具有不同的微生物群落组成，因此，在各个部位不同微生物间、微生物与宿主细胞间存在复杂的化学信号对话，有宿主为微生物提供的直接底物，有群体感应分子，有接触依赖的通讯以及潜在的气体信号等，涉及大量低分子量代谢物、多肽、蛋白质。这些代谢分子也可以通过肠肝循环路线，或通过部分受损的肠道进入血液屏障。有益细菌可以产生抗炎因子、止痛化合物、抗氧化剂和维生素等保护分子。相反，有害的细菌可能会产生毒素、变异DNA，影响神经系统和免疫系统。详见表2-1。

表2-1　肠道主要代谢物和相关细菌及生物学功能(www.xing528.com)

（二）宿主和肠道微生物之间代谢性相互作用特点

人体微生物群落中许多菌属均参与了代谢产物的分泌，肠道微生物群与宿主之间处于一种总体协调的代谢关系之中。但是，由于人类在厌氧菌培养等方面还存在技术困难，我们尚不完全清楚微生物与其特定代谢产物之间的对应关系。比如，在人类、狗、反刍及啮齿动物尿液中广泛存在的马尿酸盐，我们虽然知道它与菌群密切相关，尿中的浓度受到饮食、压力、疾病以及菌群组成和活力的影响，但尚不完全清楚其合成途径。

通过一些方法可以构建起微生物与其代谢产物之间的生物学或统计学关联。随着微生物组技术的发展，对于肠道微生物组的合成产物到底对机体有怎样的影响越来越引起研究者的关注。最近的一项研究表明，对肠道核心微生物组进行分析，从生物信息学角度找到了生物合成基因簇，并对该基因簇的小分子产物的结构和活性进行了分析。研究微生物群落与宿主之间关系的另一种策略是通过体外的模式培养系统或个体的纯培养实验来进行。但是，靠这种方法也只能获得我们想要的部分信息，这些体外培养模式并不能真正地反映胃肠道内菌群的作用方式。采用高分辨率的质谱技术，再结合宏基因组数据和多参数数学模型，构建体液代谢谱来检测微生物代谢物也许是未来重点的发展方向。