为改善心脏健康,Nature子刊:给肠道菌“下药”
2018/08/09
肠道细菌与我们的健康息息相关,其中一个重要的影响方式是它们会产生并释放化学物质,有些代谢物会渗入我们的血液,循环至其他部位。近期,科学家们找到一种“改变肠道菌”的新方法,可以在不伤害它们的前提下降低血栓风险、改善心脏健康。


图片来源:Pixabay

8月6日,《Nature Medicine》期刊发表了这一篇题为“Development of a gut microbe–targeted nonlethal therapeutic to inhibit thrombosis potential”的文章,揭示了一种通过阻止肠道细菌分泌特定代谢物从而显著降低心血管疾病风险的新方法。


肠道菌的代谢产物

来自Cleveland诊所的Stanley Hazen博士及其研究团队“看中”了一种由肠道细菌分泌产生的特殊代谢物——三甲胺N-氧化物(trimethylamine N-oxide,TMAO),会增加血小板活性,或者导致血小板粘稠、血栓形成。

Stanley Hazen团队先前的研究表明,TMAO水平是心血管疾病风险(包括中风和心脏病)的强大预测因子。

当肠道细菌分解胆碱(choline)、卵磷脂(lechithin)、肉碱(carnitine)时,会产生三甲胺N-氧化物。这些物质在高脂肪食物中(蛋黄、红肉等)含量丰富。

给细菌“下药”

那么,我们是否能够通过干扰肠道细菌来预防或者减少小鼠体内的TMAO水平?为了验证这一可行性,研究团队选用了一种胆碱类似物——结构类似于胆碱的化合物。因为细菌将胆碱作为能量来源,所以它们很容易吸收类似物。

在动物模型中,胆碱类似物一旦进入细菌,就会通过抑制胆碱利用蛋白C阻止TMAO的产生。事实上,一个口服剂量的抑制剂可以降低3天的TMAO水平。同时,抑制剂还会降低血小板活性、阻止动脉损伤后过度的血栓形成。

通常,减少血栓形成的药物会增加过度出血的风险。有了这种抑制剂,情况就不一样了。

一个新颖的方法

重要的是,这一在研方法不会杀死肠道细菌,只是剥夺了它们生产TMAO的能力。相比于抗生素“不分青红皂白”地破坏有益肠道菌的行为,这一新技术有望改变“游戏规则”。

“据我们所知,这是迄今为止为改变疾病过程而给微生物‘下药’的最有效方法。此外,肠道细菌不会被这类药物杀死,不会出现明显的毒副作用。” Stanley Hazen解释道。

这是一种与微生物群落相互作用的全新方式。研究团队计划将沿着这一思路继续探索,希望它能靶向其他肠道微生物通路,最终造福于人类。

责编:风铃

参考资料:

Targeting gut bacteria to reduce heart disease

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  • Development of a gut microbe–targeted nonlethal therapeutic to inhibit thrombosis potential

    Trimethylamine N-oxide (TMAO) is a gut microbiota–derived metabolite that enhances both platelet responsiveness and in vivo thrombosis potential in animal models, and TMAO plasma levels predict incident atherothrombotic event risks in human clinical studies. TMAO is formed by gut microbe–dependent metabolism of trimethylamine (TMA) moiety-containing nutrients, which are abundant in a Western diet. Here, using a mechanism-based inhibitor approach targeting a major microbial TMA-generating enzyme pair, CutC and CutD (CutC/D), we developed inhibitors that are potent, time-dependent, and irreversible and that do not affect commensal viability. In animal models, a single oral dose of a CutC/D inhibitor significantly reduced plasma TMAO levels for up to 3 d and rescued diet-induced enhanced platelet responsiveness and thrombus formation, without observable toxicity or increased bleeding risk. The inhibitor selectively accumulated within intestinal microbes to millimolar levels, a concentration over 1-million-fold higher than needed for a therapeutic effect. These studies reveal that mechanism-based inhibition of gut microbial TMA and TMAO production reduces thrombosis potential, a critical adverse complication in heart disease. They also offer a generalizable approach for the selective nonlethal targeting of gut microbial enzymes linked to host disease limiting systemic exposure of the inhibitor in the host.

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