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肠道中氨基酸的脱羧基作用可产生胺类物质

日期:2018/3/2 20:29:54 点击次数 3269 发布单位:天义生物谷  录入:李清

    摘要:色氨酸脱羧产生的 5-羟色胺(5-HT)是脑肠轴中重要的神经递质,机体中大约 95%的 5-HT 在消化道中生成,这其中肠嗜铬细胞(ECs)合成了约 90%。


    研究发现,与野生型小鼠相比,无菌小鼠血液中 5-HT 的含量显著降低,表明肠道细菌在 5-HT 的合成过程中也发挥着不可替代的作用。试验证明,细菌主要是通过促进宿主 ECs 中的 5-HT 合成来影响结肠和血液中 5-HT 的浓度,同时,肠道中产芽孢菌的特定代谢产物(如脱氧胆酸盐)也能参与上述过程。除此之外,肠道中的假丝酵母菌(Candida spp.)、链球菌、埃希氏菌和肠球菌也能将色氨酸直接转化为 5-HT。5-HT 的合成途径复杂,来源于 ECs 的 5-HT 具有促炎效应,而来源于神经元的有抗炎作用,表明不同来源的 5-HT 所发挥的免疫作用不同。


    目前,我们对参与 5-HT 生物合成的细菌种类及不同来源的 5-HT 的生物学功能的了解还不是很透彻,仍需要更多的试验去探索。多胺包括腐胺、尸胺、亚精胺和精胺等。研究发现,与饲喂相同日粮的无菌大鼠相比,野生型大鼠肠腔中的亚精胺浓度较高。进一步试验发现,大鼠盲肠中多形拟杆菌 (Bacteroides thetaiotaomicron) 和可变梭杆菌 (Fusobacterium varium)分别参与腐胺和亚精胺的生成。此外,肠道细菌中如拟杆菌属、乳杆菌属、韦荣氏球菌属、双歧杆菌属、梭菌属也能合成多胺。多胺可参与调控动物机体内的许多生物学过程,对于细菌及肠细胞的增殖、分化及功能至关重要。在人大肠,多胺可以激活结肠上皮细胞中钙敏感受体 (CaSR),从而介导三磷酸肌醇的生成,提升细胞内的钙离子水平,进而促进结肠粘液的分泌。


    尿素水解和氨基酸的脱氨基过程是大肠中氨的主要来源。尿素的水解主要是细菌尿素酶的作用,大肠中许多细菌如拟杆菌、双歧杆菌、梭菌、变形杆菌和克雷伯氏菌都能产生高活性的尿素酶。单胃动物大肠中存在参与氨基酸脱氨的细菌,从人粪样中分离出肽和氨基酸分解菌(如梭菌、肠球菌、志贺式杆菌、大肠杆菌),但其产氨速率仅为瘤胃高效产氨菌的 1/3,数量仅占总细菌的 3.5%左右。


    利用选择培养基从猪粪中筛选出了14株活性较高的产氨菌,其中12株是低GC含量的革兰氏阳性菌,2 株是与克雷伯菌属和假单胞菌属有很高相似性的革兰氏阴性菌。此外,与瘤胃相似,大量未纯培养的高活性产氨菌可能还没有被发现,而它们在大肠产氨过程中又可能起着非常重要的作用。肠腔中的氨由肠上皮细胞吸收进入门静脉,在肝脏合成尿素并通过尿液排出体外,尿素还可以通过血液循环到达肠道,被定殖在肠道表面的尿素降解菌分解成氨,此外,细菌也能利用氨合成微生物蛋白,供机体利用。当饲粮中非必需氨基酸(NEAA) 不足时,被大肠上皮吸收的氨还能用于内源 NEAA 的合成,并增加机体氮沉积。由于细菌降解以及内源性氮的循环,结肠上层细胞长期置于含氨的环境中,氨的积累会抑制结肠黏液层细胞的增殖、缩短结肠细胞生命周期、改变结肠表皮细胞的形态和代谢甚至促进肠道内的肿瘤转化。同时,氨还能抑制大肠中短链脂肪酸的氧化,进而影响机体代谢。


    大肠菌群除了参与食糜中碳水化合物的降解,还能参与氮营养素代谢并利用其他含氮物质合成氨基酸和菌体蛋白供宿主利用,从而调节宿主整体代谢。大肠菌群种类丰富,其中包含氨基酸代谢关键菌,以这些氨基酸代谢菌为靶向肠道细菌,通过营养干预调控大肠中氨基酸的代谢,可改变氨基酸利用进而提高机体健康水平。但是,由于大肠中细菌种类繁多,而且细菌之间存在紧密复杂的共生关系,导致分离和鉴定氨基酸关键代谢菌的过程十分困难。因此,寻找功能氨基酸的关键代谢菌,了解其功能,并利用它们调节机体代谢、改善机体健康成为将来的研究方向。

 
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