乳酸杆菌操纵胆汁酸以产生有利的肠道环境
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北卡罗来纳州立大学的新研究揭示了益生菌乳酸杆菌细菌在特定情况下利用酶来控制胆汁酸，促进它们在肠道中的生存。这些发现进一步阐明了胆汁酸和肠道细菌之间的复杂关系，并最终使研究人员能够设计出具有治疗特性的乳酸杆菌，从而设计出更健康的人体肠道环境。
胆汁酸是消化和整体肠道健康的关键因素。这些酸在肝脏中产生，在我们进食后释放，它们不仅能分解胆固醇，帮助调节脂肪吸收，还对肠道细菌的类型有巨大的影响。
随着胆汁酸通过肠道，它们最初通过添加氨基酸（常见的甘氨酸或牛磺酸）来进行化学修饰，产生复杂的“缀合”的胆汁酸库。一些肠道细菌具有称为胆汁盐水解（BSH）的酶，其可以从胆汁酸切割或“去缀合”这些氨基酸，允许其他细菌在继续通过结肠时进一步转化胆汁酸。这些转化会影响胆汁酸的毒性，这反过来影响不同细菌在肠道中存活的能力。
“假设的关系是益生菌的样子乳酸杆菌有BSHS，只会欺骗胆汁酸，使其含量不那么毒性，让细菌才能生存，“NC国家传染病副教授和一个描述工作的文章的联合对象作者副教授。“但现实是更复杂的 - 这些酶比我们想象的更具体。取决于BSH在那里以及它起作用的胆汁酸，您可以以不同的方式塑造肠道，使细菌或病原体更不那么多好。“
“胆汁和细菌之间的相互作用对他们在非常竞争力的环境中的生活，茁壮成长或死亡的能力产生了巨大影响，”托德尔·克朗门，托德尔·克登汉德毕卓在国家统计学研究中的益生菌研究教授和联合通讯作者工作。“所以我们开始进一步调查这种关系。”
Theriot，Barrangou和Matthew Foley，NC州和纸张第一个作者的博士后研究学者，在体外和体内实验中进行了体外实验，以确定如何以及BSHs降低胆酸毒性。首先，他们看着两个菌株的增长乳酸杆菌在不同胆汁酸的存在下，我们惊奇地发现结合的甘氨酸或牛磺酸在确定给定胆汁酸的毒性中起着重要的作用。然后对bsh进行分离和生物化学研究，以确定其对特定胆盐的活性是高还是低，以及在胆汁酸存在下是否会影响乳酸菌的生存。
他们发现胆汁酸毒性不仅仅是取决于胆酸是否被BSH缀合或欺骗;相反，关系依赖于胆汁酸的类型，所以作用的细菌，存在该BSH。
“当我们改变了这些BSH的组成时乳酸杆菌菌株，它们对胆汁酸的耐受性，因此它们的竞争性健康也被改变，“Barrangou说。“这些BSH酶具有不同的性质。细菌定期接受酶 - 有时它们会拿起酶，这将有助于他们存活（使胆汁酸度较小），或者他们可以拿起会伤害竞争的酶。
“所以细菌，BSH和胆汁酸之间的关系不仅仅是一对一。这种知识可以通过延长有益微生物的寿命或预防病原体的定植来帮助我们战略改善人类健康的方法。“
“如果我们将来试图设计肠道微生物群，我们真的必须了解所有球员 - 细菌，酶和胆汁酸 - 及其情境关系。”Theriot说。“这项工作是朝着那个方向迈出的大迈出。”
“BSH只是乳酸杆菌用于适应竞争性肠道内的生活的工具。”Foley说。“我们未来的工作将进一步了解细菌改性胆汁的了解及其健康的后果。”
工作出现在国家科学院的诉讼程序该项目得到了美国国立卫生研究院(赠款P30 DK034987)和杜邦营养与健康研究所的支持。
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编辑的注释:下面是一篇摘要。
乳酸菌胆盐水解酶底物的特异性决定了细菌的适应度和宿主的定植
作者: Matthew H. Foley, Sarah O 'Flaherty, Garrison Allen, Alissa J. Rivera, Allison K. Stewart, Rodolphe Barrangou, Casey M. Theriot, North Carolina State University
发布：国家科学院的诉讼程序
抽象的：
初级胆汁酸(BAs)是构成生理和代谢的一系列由宿主合成的代谢物。BAs通过胃肠道(GI)，并受到各种化学转化编码的土著细菌。由此产生的微生物衍生BA池是宿主-微生物相互作用的中介。细菌胆盐水解酶(BSHs)从BAs中裂解共轭甘氨酸或牛磺酸，这是生产去共轭和二级BAs的一个必要的上游步骤。益生菌中含有大量的bsh，但它们对乳酸菌的适应性和定殖的贡献仍然知之甚少。在这里，我们定义并比较了嗜酸乳杆菌和加氏乳杆菌编码的多个bsh的功能。我们对乳酸菌BSHs的遗传和生化特性的研究有助于乳酸菌适应肠道的模型。这些发现与以前认为bsh通常促进胆汁定植和解毒的观点不同。相反，我们发现BSH的酶促偏好和各种BAs的内在化学特征决定了这些分子在乳酸杆菌生长过程中的毒性。bsh能够以ba依赖的方式改变乳酸菌的转录组。 Finally, BSHs were able to dictate differences in bacterial competition in vitro and in vivo, defining their impact on BSH-encoding bacteria within the greater GI tract ecosystem. This work emphasizes the importance of considering the enzymatic preferences of BSHs alongside the conjugated/deconjugated BA-bacterial interaction. These results deepen our understanding of the BA-microbiome axis, and provide a framework to engineer lactobacilli with improved bile resistance and use probiotics as BA-altering therapeutics.
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