微生物可能管理你的胆固醇微生物可能管理你的胆固醇在运动中发现COVID线索在运动中发现COVID线索

照亮宇宙的恒星比世界上的细菌还要少。许多物种已经为人所知，比如大肠杆菌，但还有更多物种，有时被称为“微生物暗物质”，仍然难以捉摸。“我们知道它就在那里，”艺术与科学研究生院化学系的博士候选人道格·肯尼(Doug Kenny)说，“因为它如何影响周围的事物。”肯尼是《细胞宿主和微生物》(Cell Host and Microbe)一项新研究的第一作者之一，该研究揭示了一些暗物质:一种可以影响人类胆固醇水平的肠道细菌。

“胆固醇由这些微生物的新陈代谢可能发挥重要作用在减少肠道和血清胆固醇浓度,直接影响人体健康,”艾米丽说Balskus,哈佛大学化学与化学生物学教授与Ramnik Xavier和文章的第二作者,核心成员广泛研究所联合中心的信息和治疗在麻省理工学院,马萨诸塞州总医院和研究员。这些新发现的细菌有一天可以帮助人们通过饮食、益生菌或基于个体微生物群的新疗法来控制胆固醇水平。

根据美国疾病控制和预防中心(CDC)的数据，2016年，美国超过12%的20岁及以上的成年人胆固醇水平高，这是美国头号死亡原因:心脏病的一个风险因素。只有一半的人服用他汀类药物来控制胆固醇水平。虽然这类药物是一种很有价值的工具，但它们并不是对所有患者都有效，而且，尽管很少见，也会产生令人担忧的副作用。

“我们并不是在寻找解决心血管疾病的灵丹妙药，”肯尼说，“但还有另一种器官，微生物组，另一种系统在发挥作用，可以调节胆固醇水平，这是我们还没有想到的。”

从19世纪末开始，科学家们就知道肠道中的胆固醇发生了变化。几十年过去了，研究工作逐渐接近了答案。一项研究甚至发现有证据表明，在猪的泻湖污水中生活着胆固醇消耗细菌。但这些微生物更喜欢生活在猪身上，而不是人身上。

之前的研究就像一个案件档案的线索。一个巨大的线索是肠内胆固醇代谢的副产品——粪甾醇。巴尔斯库斯说:“因为猪污水湖的微生物也会形成粪甾醇，我们决定确定负责这一活动的基因，希望我们能在人类肠道中找到类似的基因。”

与此同时，与肯尼合著第一作者、布罗德研究所(Broad Institute)的计算科学家达米安·普利塔(Damian Plichta)在人类数据集中寻找线索。他说，生活在人类肠道中的数百种细菌、病毒和真菌尚未被分离和描述。但所谓的宏基因组学可以帮助研究人员绕过一个步骤:他们可以分析人类微生物群落中发现的丰富遗传物质，以确定这些基因编码的能力，而不是先定位一种细菌，然后弄清楚它能做什么。

Plichta将大量微生物组基因组数据与人类粪便样本进行交叉引用，以找出哪些基因与高粪甾醇水平相关。他说:“从这么多的相关性中，我们放大了几个可能有趣的基因，然后我们可以继续研究。”Balskus和Kenny对消耗胆固醇的猪细菌的整个基因组进行了排序，挖掘数据并发现了相似的基因:这是一个信号，表明它们正在接近。

肯尼随后进一步缩小了搜索范围。在实验室里，他将每一种可能的基因植入细菌中，并测试哪些酶能将胆固醇分解为粪甾醇。最终，他找到了最好的候选基因，该团队将其命名为肠类固醇代谢A (IsmA)基因。

泽维尔说:“我们现在可以将具有这些酶的潜在细菌的存在或不存在与从同一个体采集的血液胆固醇水平联系起来。”使用来自中国、荷兰和美国的人体微生物组数据他们发现，在微生物群落中携带IsmA基因的人粪便中的胆固醇比不携带的人少55%到75%。

“那些具有这种酶活性的人基本上胆固醇较低，”泽维尔说。

Xavier说，这一发现可能导致新的治疗方法——比如“生物鸡尾酒”或直接将酶输送到肠道——来帮助人们管理他们的血液胆固醇水平。但首先还有很多工作要做:研究小组可能已经识别出了关键的酶，但他们仍然需要分离出负责的微生物。他们需要证明的不仅是相关性，而且是因果关系——这种微生物和它的酶是降低人体胆固醇的直接原因。他们需要分析粪甾醇，反应的副产品，对人类健康的影响。

“这并不意味着我们明天就会有答案，但我们有一个如何去做的大纲，”泽维尔说。