便秘患者的福音！Cell子刊：陈卫/翟齐啸/张家超/黄适揭示关键基因abfA影响肠道细菌缓解功能性便秘的机制！

2023-11-25 12:11

你是否经历过千呼万唤“屎”出来的折磨？便秘是一种普遍存在的人类肠道疾病，全球患病率高达10.1%-15.3%，通常反复出现大便次数少、大便困难或排便不全的症状。这种胃肠动力受损一般与有益微生物的减少有关，也就是我们常听到的益生菌，像双歧杆菌、乳酸杆菌等。

益生菌在促进胃肠道运动和调节肠道菌群上的有效性目前已得到多项研究的证实，而益生菌对便秘的治疗效果在不同菌株和不同个体间是存在差异性的，这也就使得合理挑选益生菌具有重要的临床意义。

近日，江南大学食品学院陈卫院士及翟齐啸教授、海南大学食品科学与工程学院张家超教授和香港大学牙医学院黄适教授共同在Cell Host & Microbe发表最新成果。这项研究显示，拥有abfA基因簇的长双歧杆菌可以通过增强肠道中阿拉伯聚糖的利用来缓解功能性便秘。

图片来源：https://doi.org/10.1016/j.chom.2023.10.011.

首先，研究人员从中国17个省市的354位0-108岁的受试者中新分离出185株长双歧杆菌（B.longum）菌株，通过系统发育分析将这185个长双歧杆菌菌株分为5个不同的分支，分别测试其功能。其中，口服B.lon_4、B.lon_70和B.lon_8这三种菌株增加了小鼠的排便频率、胃肠道转运率、粪便含水量，并缩短了整个肠道转运时间，说明长双歧杆菌对便秘的治疗效果存在菌株特异性。

图1. B.longum对洛哌丁胺诱导的小鼠FC表现出显著的菌株特异性作用。图片来源：https://doi.org/10.1016/j.chom.2023.10.011.

进一步的，研究人员对这些有效菌株和无效菌株进行了基因组比较分析，鉴定了在有效长双歧杆菌菌株中存在但在无效菌株中不存在的abfA基因簇和hypBA基因簇。这两个基因簇在功能上与降解阿拉伯糖有关，阿拉伯糖是各种植物组织中果胶多糖的重要组成部分。

综合体外细菌生长实验、代谢组学分析、基因组分析和mRNA表达谱来看，长双歧杆菌菌株的abfA簇在阿拉伯糖降解中起着主导作用。

图2. abfA簇是B.longum介导的便秘减轻的关键功能元件。图片来源：https://doi.org/10.1016/j.chom.2023.10.011.

此外，研究人员发现有效的长双歧杆菌菌株和膳食阿拉伯聚糖在便秘小鼠中具有协同作用，用携带abfA簇的菌株补充阿拉伯聚糖显著改善便秘症状。原因可归于补充膳食阿拉伯聚糖和双歧杆菌显著促进了乙酸盐的产生，增加了胃肠道蠕动。同时，对于其它肠道微生物（如拟杆菌）来说，abfA基因簇的存在与否与其缓解便秘的效果同样相关。

图3. 写的abfA簇的B.longum改善小鼠功能性便秘中的因果作用。图片来源：https://doi.org/10.1016/j.chom.2023.10.011.

为了评估其改善人类便秘的效果，研究人员在中国老年病患中验证带有abfA簇的长双歧杆菌对功能性便秘的保护作用。在一项双盲、随机、安慰剂对照的临床试验中，对诊断为功能性便秘的老年人给予两种携带abfA簇的长双歧杆菌菌株（B.lon_8和B.lon_1）和一种abfA簇缺陷菌株（B.lon_6），结果显示，补充携带abfA簇的长双歧杆菌可以丰富能够利用阿拉伯聚糖的菌种，增加有益代谢产物，改善功能性便秘症状。

图4. abfA簇在天然肠道微生物群中对FC的保护作用可以在多个人类队列中得到验证。图片来源：https://doi.org/10.1016/j.chom.2023.10.011.

全球多队列荟萃分析显示，人类肠道微生物组中abfA簇丰度在预测功能性便秘方面具有强大能力，将可以作为预测功能性便秘的生物标志物。abfA簇丰度的增加改变了肠道微生物群的代谢功能，abfA簇丰度与粪便中乙酸盐、丁酸盐、鹅去氧胆酸、柠檬酸和尿嘧啶的含量呈正相关，说明肠道中生态和代谢变化随时间变化之间的潜在一致性。