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研究快报——我校李菁、尚靖、金亮团队在学术期刊Microbiome发表研究成果全方位揭示人类肠道菌群中的胆盐水解酶

研究

快报

近日,中国药科大学的李菁、尚靖、金亮团队联合在学术期刊Microbiome(2018年 IF 9.133,五年IF:10.903)发表最新研究成果,Taxonomic profilingand populational patterns of bacterial bile salt hydrolase (BSH) genes based onworldwide human gut microbiome。中国药科大学为第一作者单位,生命科学与技术学院李菁副教授,中药学院尚靖教授和生命科学与技术学院金亮教授为文章的共同通讯作者,研究生宋紫薇和蔡元源为共同第一作者。该研究得到了中国药科大学天然药物国家重点实验室和中国药科大学高性能计算中心的支持。

肠道细菌中的胆盐水解酶(BSH)作为胆汁酸肝肠循环及FXR、TGR-5调控通路中的关键酶,其相对丰度及活性与宿主的肥胖症、糖尿病和心血管疾病等疾病都息息相关。但由于人体肠道菌群的多样性及复杂性,具体什么细菌具有BSH的基因,它们在菌群中的丰度和活性有什么特征,以及不同BSH活性和丰度的细菌与相关疾病有什么关联性仍是尚未解决的科学问题。本研究通过生物信息学和生物学方法探讨了 BSH 在人类肠道微生物群中的种属分布、人群丰度差异、功能活性特点以及与各种疾病的关联性。

具体的,研究人员基于人类微生物组计划(HMP)数据库,首次发现了BSH基因分布于人类微生物组中117个属的591个菌株中,并基于系统发育树将BSH重新分类为8个系统型,再通过计算机模拟和酶活实验进一步比较了各个系统型BSH的功能活性特征。结果表明,BSH-T3具有最高的体外生物活性,且全部来自乳酸杆菌。

此外,研究人员还分析了人体肠道菌群中BSH的丰度与不同疾病之间的关系。结果发现,就总体BSH丰度而言,患者与健康人之间并没有显著差异,然而患者肠道菌群中部分特定的BSH系统型的丰度却与和健康人存在着显著差异。例如,动脉粥样硬化患者肠道菌群中,BSH-T5和BSH-T6的丰度显著低于健康个体,而BSH-T3,BSTH-T4和BSH-T7的丰度却显著高于健康个体。以上结果表明,细菌BSH通常对人体代谢产生有益作用,但高BSH活性细菌的异常增高却有可能导致宿主次级胆汁酸蓄积,从而干扰正常代谢,促进疾病的发生和发展。

该研究对人类肠道菌群中的BSH进行了全方位分析,包括其在人肠道菌群中的种属分布、在不同人群中的丰度分布和活性差异,并提供了一种基于系统发育树的分类方法。此外,该研究还揭示了BSH分型丰度与代谢疾病的关联,对未来研究菌群胆汁酸代谢和相关疾病,有重要参考意义。

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