『』科学家绘制首张小鼠各器官全分子图谱：器官20%-70%成分取决于微生物?

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图片来源@视觉中国
文｜学术头条
众所周知，在我们每一个人的体内和身上，都和谐共生着许许多多的细菌、病毒等微生物。
科学家们已经深知，这些共生的微生物群，深刻地影响着我们机体的健康和疾病发生，菌群生态的失衡也已经被证明与炎症性肠病、免疫系统疾病，甚至认知障碍等宿主的一切生老病死都有着不同程度的关联。
但是，这些共生微生物究竟对宿主各个器官的影响程度如何？以及如此微小的微生物们，究竟如何产生如此巨大的影响呢？
今天， Nature 杂志发表了一项加利福尼亚大学圣地亚哥分校研究人员的重磅成果，他们绘制了有史以来第一张小鼠每个器官中所有分子的图谱，揭示了不同器官被微生物深刻影响的程度和方式。
研究人员通过对比无菌小鼠和具有正常微生物小鼠各个器官的全部分子图谱，结果发现拥有正常共生菌群的小鼠中，多达 70％的肠道化学成分是由其肠道微生物组决定的，即使在一些埋藏得比较「深远」的器官，比如子宫或大脑，也约有 20％的分子是不同的。
【『』科学家绘制首张小鼠各器官全分子图谱：器官20%-70%成分取决于微生物?】

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论文页面截图（来源：Nature 官网）
「我们经常听到人类基因如何影响我们的健康和行为，因此，当想到我们体内的分子不是由我们自己的基因产生，而是取决于另一种生物，可能会让人感到震惊。」论文通讯作者、加利福尼亚大学圣地亚哥分校斯卡格斯药剂学院和药物科学学院合作质谱创新中心教授兼主任 Pieter Dorrestein 说。
改变宿主成分
为了比较无菌小鼠和具有正常微生物小鼠的机体「成分」有何不同，研究人员使用了一种称为质谱分析法的实验室技术，来表征每个小鼠器官中的非活性分子，并通过与 GNPS 数据库（由 Dorrestein 和合作者开发的众包质谱资源库）中的参考结构进行比较，来识别尽可能多的分子，他们还通过对作为细菌类型条形码的特定基因区域进行测序，确定了哪些微生物与这些分子共存。
他们总共分析了 4 只无菌小鼠和 4 只正常微生物小鼠 29 个不同器官 96 个部位的 768 个样本，最终绘制出一张含有微生物的正常小鼠体内所有分子的图谱，和一张没有微生物的小鼠体内所有分子的图谱。
对比图谱发现，带有肠道微生物的小鼠中多达 70％的小鼠肠道化学成分是由其肠道微生物组决定的。即使在子宫或大脑中，也约有 20％的分子不同。

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这是此项目中绘制的小鼠器官完整分子图，每个小圆圈代表一个分子，根据化学相似性将它们连接在一起。圆圈的颜色取决于它们是在无菌小鼠中发现的，还是在有微生物的正常小鼠中发现的。粉色代表两者中都发现，绿色代表仅在具有微生物的小鼠中发现，蓝色代表仅在无菌小鼠中发现。图片来源：加利福尼亚大学圣地亚哥分校
研究人员举了一个令人惊讶的例子，他们在具有正常微生物群的小鼠中发现了以前未知结构的胆汁酸，但在无菌小鼠中却没有，这也就意味着，共生微生物的存在能够控制小鼠和人体内胆汁酸的结构。
众所周知，胆汁酸主要是由小鼠或人的肝脏产生，它们有助于消化油脂，同时它们还可以在全身承担传递信息的作用，正常情况下，宿主肝脏中的酶会向胆汁酸中添加氨基酸，特别是甘氨酸和牛磺酸。但是，在微生物群落正常的小鼠中，研究小组发现微生物正在用其他氨基酸（苯丙氨酸，酪氨酸和亮氨酸）标记胆汁酸。